[发明专利]一种多孔石墨烯-分子筛双载体脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于大气污染防治技术领域，涉及一种多孔石墨烯‑分子筛双载体脱硝催化剂及其制备方法。催化剂载体为石墨烯‑分子筛双载体，活性组分为MnOx‑CeO₂。本发明制得的催化剂在温度达到240 ^oC后，脱硝率已经达到90%。这与传统的脱硝催化剂相比，具有明显的低温催化活性的优势。催化剂显示出低温高活性的原因可能有以下几点，催化剂本身具有较高的比较面积和孔容，使得催化剂有效吸附面积加大；由于催化剂载体酸性溶液的浸泡处理，使得催化剂载体具有一定酸性；由于催化剂本身具有优良的电子转移轨道,使得MnOx和CeO₂具有优异的还原能力和显著的储氧能力，使得催化剂在低温下具有更高的活性。

技术领域

本发明属于大气污染防治技术领域，涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，具体涉及一种多孔石墨烯-分子筛双载体脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

城市生活垃圾焚烧以及火电厂燃煤产生的氮氧化物会引发光化学烟雾、酸雨、小颗粒物污染以及臭氧层空洞等诸多环境问题，是大气污染危害最大的污染物之一。我国对硝酸行业的氮氧化物排放有明确的要求,GB26131-2010《硝酸工业污染排放标准》中规定我国企业自2013年4月1日开始，大气中的污染物NOx排放密度不能超过300毫克每立方米，单位产品基准排放量为3400立方米每吨。目前治理烟气中氮氧化物的方法有多种，从物质状态来分，可分为干法和湿法两大类，按工艺过程来分，可分为催化还原法、吸收法和吸附法三大类。

目前研究和应用比较多的脱硝技术为以氨作为还原剂的选择性氧化还原技术，该技术相对较为成熟和有效，是工业锅炉、火电厂等污染源的主流技术，应用非常广泛。其中以二氧化钛作为载体、五氧化二钒作为活性组分的V₂O₅/TiO₂催化剂在商业上应用最为普遍。由于该催化剂在300-400^oC之间具有相对较高的活性，温度较高，若将其设置在烟气除尘和脱硫装置之后，则烟气温度会下降至300^oC以下，甚至会下降至200^oC以下，导致催化剂活性下降。而若为了适应催化剂的活性温床范围，重新对烟气进行加热，则会造成能源浪费。因此为了节约能源，通常需要将脱硝装置设置在烟气除尘和脱硫装置前部，但另一方面，由于此时烟气还未经过脱硫操作，烟气中含有的大量SO₂、飞灰等物质容易导致催化剂失活。

发明内容

本发明针对传统烟气脱硝过程中存在的问题提出一种新型的多孔石墨烯-分子筛双载体脱硝催化剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

一种多孔石墨烯-分子筛双载体脱硝催化剂，所述催化剂载体为石墨烯-分子筛双载体，活性组分为MnOx-CeO₂。

作为优选，所述石墨烯为酸性活化的单层或多层石墨烯，所述分子筛为SAPO-11分子筛。

多孔石墨烯-分子筛双载体脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将3mol/L的硝酸溶液和2mol/L的硫酸溶液按照体积比1:1的比例混合，得到酸性活化液；

（2）将石墨烯片研磨后浸渍于酸性活化液中，室温搅拌活化8-10h；

（3）加入SAPO-11分子筛，超声5-10分钟，得到混合液；

（4）将混合液过滤后，进行干燥处理,得到载体粉末；

（5）将Ce(NO₃)₃•6H₂O和质量分数为50%硝酸锰溶液溶解到乙醇中，加入去离子水，混合均匀后加入载体粉末，超声30-50min后静置反应5-8h，过滤，滤渣进行程序控温干燥，然后在惰性气体气氛下焙烧，自然冷却后得到催化剂。