[发明专利]一种Fe基脱硝合成氨催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明为一种Fe基脱硝合成氨催化剂及其制备方法、应用。一种Fe基脱硝合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)向载体溶液中加入Fe盐溶液，搅拌反应后，干燥，得前驱体；所述的载体为MIL‑125(Ti)；(2)将前驱体焙烧、研磨后，得所述的Fe基脱硝合成氨催化剂。本发明所述的一种Fe基脱硝合成氨催化剂及其制备方法、应用，能够使得催化剂中的活性金属组分得到均匀的分布，使得催化剂表面具有更多的活性位点，有更加丰富的表面氧空位，从而具有较高的脱硝效率且较高的氨气选择性。

技术领域

本发明属于合成氨催化剂技术领域，具体涉及一种Fe基脱硝合成氨催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

氨是化肥生产和纤维制造领域重要的基础化工原料，产量居各种化工产品的首位。目前，工业上合成氨广泛采用的是哈伯-博施法(Haber-Bosch process)，也就是氮气N₂与氢气H₂在高温(500℃)、高压(20-50MPa)、催化剂(铁)作用下发生化合生成氨NH₃。由于氮分子是一种稳定性极高的单质，其三键键能为94lKJ·mol^-1，惰性大，不易活化，因此成本高，消耗了大量能源，其每年消耗的能源高达全世界能源总消耗的1-2％，亟需开发低能耗的合成氨新方法，以节约能源降低成本。

随着工业化进程的推进，环境污染已经是不可避免需要面对的发展问题。工业废气和汽车尾气中包含的氮氧化物是空气污染的主要源头之一，氮氧化物排放到空气中会导致酸雨现象、光化学烟雾污染、破坏臭氧层等不良后果。氮氧化物控制技术中目前有着非常广泛的使用就是还原法脱硝技术，而且已经被认为是现今工业上最有利的去除氮氧化物的技术，主要涉及到选择性催化还原技术(SCR)和非选择性催化还原(NSCR)技术两个部分。

选择性催化还原技术(SCR)脱硝效率更高且污染更少，所以是目前的主流脱硝手段。采用NH₃或者CO进行SCR脱硝都是较为经济有效的方法，但采用NH₃或者CO会造成NH₃和CO逃逸，对环境造成污染。由此，如何开发能够将空气中的NO_x转化为NH₃的催化剂仍是催化领域需要解决的一个挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe基脱硝合成氨催化剂的制备方法，该制备方法简单，重复性强，将Fe负载到MIL-125(Ti)上。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种Fe基脱硝合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)向载体溶液中加入Fe盐溶液，搅拌反应后，干燥，得前驱体；

所述的载体为MIL-125(Ti)；

(2)将所述的前驱体焙烧、研磨后，得所述的Fe基脱硝合成氨催化剂。

进一步的，所述的步骤(1)中，载体溶液的温度为55-65℃；

搅拌50-70min；

干燥温度为100-120℃；

所述的步骤(2)中，焙烧温度为350-450℃，时间为3.5-4.5h；

Fe基脱硝合成氨催化剂中负载量为20-50％。

再进一步的，所述的步骤(1)中，载体溶液的温度为60℃；

搅拌1h；

干燥温度为110℃；

所述的步骤(2)中，焙烧温度为400℃，时间为4h；

Fe基脱硝合成氨催化剂中Fe的负载量为40％。