[发明专利]一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法及其应用

说明书

一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法及其应用，涉及催化剂合成技术领域。本发明的目的是要解决传统SCR脱硝催化剂在低温条件下存在催化性能差的问题。方法：将生物菌体冻干粉分散于葡萄糖水溶液中，充分搅拌，得到模板剂溶液A；将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B；将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C；将含有沉淀物的混合溶液C反应6～12h，冷却至室温，过滤得到沉淀物，洗涤、真空干燥、研磨和高温焙烧，得到牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂。本发明可获得一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法及其应用。

技术领域

本发明涉及催化剂合成技术领域，具体涉及一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

电力行业是国民经济的基础行业，随着经济的快速发展，我国电力需求不断增加。目前我国电力结构以火力发电为主，在发电过程中不可避免的产生大量的烟气。其中氮氧化物(NO_x)是烟气中的主要污染物，会引起酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏等生态问题，同时也会危害人体健康。

烟气脱硝是将己经生成的NO_x通过转化为N₂或硝酸盐，从而降低NO_x的排放。其中，选择性催化还原技术(SCR)因其转化率高、选择性好和实用性强等特点成为目前应用最广泛的脱硝技术。传统SCR技术存在工作温度高、加热运行成本高的弊端，火电厂经过脱硫处理后的烟气在脱硝阶段需进行升温而引起能源的浪费。同时，传统SCR脱硝催化剂低温条件下存在活性弱、催化性能不足以及氮气选择性差的问题。因此，为了解决上述问题，开发一种低温条件下活性高且稳定性强的低温SCR催化剂，成为催化剂合成技术领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是要解决传统SCR脱硝催化剂在低温条件下存在催化性能差的问题，而提供一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法及其应用。

一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法，按以下步骤完成：

一、配制模板剂溶液A：将生物菌体冻干粉分散于葡萄糖水溶液中，在20～40℃的温度条件下充分搅拌，得到模板剂溶液A；

二、配制前驱体溶液B：将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B，所述前驱体溶液B中高锰酸钾与一水合硫酸锰的摩尔比为(3～42)：7；

三、在对模板剂溶液A持续搅拌的同时，将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，在20～40℃的温度条件下至反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C，所述模板剂溶液A与前驱体溶液B的体积比为(1～3)：1；将含有沉淀物的混合溶液C在120～160℃的温度条件下反应6～12h，然后冷却至室温，过滤得到沉淀物，将沉淀物洗涤至中性，再真空干燥2～5h，研磨成颗粒，在200～500℃的温度条件下焙烧2～5h，得到牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂。

上述一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的应用，所述中空结构催化剂用于去除氮氧化物。

本发明的有益效果：

(1)本发明一种牺牲生物菌体模板的中空结构催化剂的制备方法，采用乳酸菌冻干粉作为生物菌体模板，在制备过程中严格控制原料的比例、浓度和反应温度，通过乳酸菌表面的官能团对MnO₂纳米粒子的静电吸附作用，使MnO₂纳米粒子吸附团聚在乳酸菌表面，然后经过高温焙烧去除乳酸菌模板，得到中空结构催化剂，制得的中空结构催化剂具有较大的比表面积，保证氮氧化物与催化剂之间有更好的接触，从而提高该催化剂的催化性能(比传统的SCR脱硝催化剂提高10～30％)，实现用于去除火电厂脱硫处理后的低温烟气(100～250℃)中的氮氧化物。

(2)本发明工艺流程简单、原料易得且成本低，相比现有催化剂的制备工艺更加简化。