[0032] 实施例1一种高负载Ru-MnOX/石墨烯脱硝催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)预处理石墨烯:将2g石墨烯置于100 mL烧瓶中,加入98wt.%的H2SO4和65-67wt.%的HNO3,H2SO4和HNO3的体积比为2:1,过滤洗涤至过滤液pH=6.0时,停止洗涤
oC
,超声振荡20 min,然后在搅拌、油浴加热条件下,于130 回流处理3h,去离子水过滤洗涤,将过滤物于60oC下空气干燥12 h,得到了混酸氧化处理的石墨烯基材。
[0033] (2)水热制备MnOX/石墨烯材料:将步骤(1)中制备的石墨烯基材置于0.2M的Mn(NO3)2.6H2O水溶液中,并滴加0.5g乌洛托品,搅拌3min后置于水热反应釜中,于95oC下水热反应9h,自然冷却,去离子水洗涤,过滤,空气干燥,焙烧,所述焙烧为马弗炉焙烧,焙烧程序升温参数为:10oC/min升至300oC,恒温1.5h,自然冷却至室温。
[0034] (3)负载Ru金属:将步骤(2)中制备的MnOX/石墨烯材料浸泡于0.22M的亚硝酰硝酸钌的乙醇溶液中2h,真空冷凝干燥,然后焙烧,洗涤,干燥,高负载Ru-MnOX/石墨烯脱硝催化剂,所述焙烧程序升温参数为:1oC/min升至300oC,恒温30min,自然冷却至室温。
[0035] 实施例2一种高负载Ru-MnOX/石墨烯脱硝催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)预处理石墨烯:将2.5g石墨烯置于100 mL烧瓶中,加入98wt.%的H2SO4和65-67wt.%的HNO3,H2SO4和HNO3的体积比为2.5:1,过滤洗涤至过滤液pH=6.25时,停止洗涤,超声振荡25 min,然后在搅拌、油浴加热条件下,于135 oC回流处理3.5 h,去离子水过滤洗涤,将过滤物于75 oC下空气干燥18 h,得到了混酸氧化处理的石墨烯基材。
[0036] (2)水热制备MnOX/石墨烯材料:将步骤(1)中制备的石墨烯基材置于0.25M的Mn(NO3)2.6H2O水溶液中,并滴加0.75g乌洛托品,搅拌4min后置于水热反应釜中,于97.5oC下水热反应9.5h,自然冷却,去离子水洗涤,过滤,空气干燥,焙烧,所述焙烧为马弗炉焙烧,焙烧程序升温参数为:12.5oC/min升至300-330oC,恒温1.75h,自然冷却至室温。
[0037] (3)负载Ru金属:将步骤(2)中制备的MnOX/石墨烯材料浸泡于0.39M的亚硝酰硝酸钌的乙醇溶液中3.5h,真空冷凝干燥,然后焙烧,洗涤,干燥,高负载Ru-MnOX/石墨烯脱硝催o o化剂,所述焙烧程序升温参数为:1.5C/min升至315C,恒温35min,自然冷却至室温。
[0038] 实施例3一种高负载Ru-MnOX/石墨烯脱硝催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)预处理石墨烯:将3g石墨烯置于100 mL烧瓶中,加入98wt.%的H2SO4和65-67wt.%的HNO3,H2SO4和HNO3的体积比为3:1,过滤洗涤至过滤液pH=6.5时,停止洗涤,超声振荡30 min,然后在搅拌、油浴加热条件下,于140 oC回流处理4 h,去离子水过滤洗涤,将过滤物于
80 oC下空气干燥24 h,得到了混酸氧化处理的石墨烯基材。
[0039] (2)水热制备MnOX/石墨烯材料:将步骤(1)中制备的石墨烯基材置于0.5M的Mn(NO3)2.6H2O水溶液中,并滴加1g乌洛托品,搅拌5min后置于水热反应釜中,于100oC下水热反应10h,自然冷却,去离子水洗涤,过滤,空气干燥,焙烧,所述焙烧为马弗炉焙烧,焙烧程序升温参数为:15oC/min升至330oC,恒温2h,自然冷却至室温。
[0040] (3)负载Ru金属:将步骤(2)中制备的MnOX/石墨烯材料浸泡于0.57M的亚硝酰硝酸钌的乙醇溶液中5h,真空冷凝干燥,然后焙烧,洗涤,干燥,高负载Ru-MnOX/石墨烯脱硝催化剂,所述焙烧程序升温参数为:2oC/min升至300-330oC,恒温30-40min,自然冷却至室温。
[0041] 以实施例2的制备方法为样品制备方法,通过控制步骤(3)MnOX/石墨烯材料的用量,有效控制Ru的含量分别为10wt.%, 12.5wt.%, 15wt.%, 命名为S-1,S-2,S-3分别对应于附图3,附图4,附图5中所示,其中Ru金属在基材表面高度分散,其中白色的点为金属颗粒,黑色部分为衬底。对其中的S-1做mapping测试,如附图6所示,可以进一步确定所述颗粒成高度分散状态,且Ru的质量为10.73wt.%,与计算基本一致。
[0042] 催化剂的测试条件,催化剂的使用量500mg,SCR的测试氛围750ppm NO, 750 ppm NH3,5vol% O2,Ar 平衡气,空速50000 h−1。
[0043] 表1为不同温度,对不同负载量催化剂的性能影响(NOX转化率,N2选择性)。
[0044]由上表1可以明确的得出,各样品都呈现随温度升高,NOx转化率先增高再降低的趋势。
从50-75oC催化剂的对NO的转化率提高显著,如S-1催化剂在50 oC和75oC的转化率分别为
23.7%和80.3%,温度提升对于10wt.% Ru-MnOX/石墨烯催化剂NOX的转化率尤为明显,S-2催化剂在50 oC和75oC的转化率分别为45.2%和85.2%,S-3催化剂在50 oC和75oC的转化率分别为
55.6%和93.7%,随着Ru含量的提升,S-3 15wt.% Ru-MnOX/石墨烯催化剂在75oC时,催化活性能够高达93.7%,远远高于同类的贵金属-MnOX催化剂,文献报道的贵金属-MnOX催化剂通常为40-60%,在温度范围为100-150oC时,能够有效的脱硝低于1ppM级,随着温度继续上升,催化活性有所下降。
[0045] 总体而言,本发明的Ru-MnOX/石墨烯催化剂在75-200oC范围内,NOx的转化率大于80%,NOx的选择性大于90%。
[0046] 表2 S-2催化剂进行稳定性测试(105oC)如上表2所示,对S-2催化剂进行稳定性测试,测试调节为:催化剂的使用量500mg,SCR的测试氛围750ppm NO, 750 ppm NH3,5vol% O2,Ar 平衡气,空速50000 h−1。
[0047] 可以明显得出,本申请在Ru-MnOX/石墨烯的稳定性大于300h,当420h是,转化率下降至97.0%。
[0048] 表2 S-3催化剂进行稳定性测试(105oC)如上表3所示抗水抗硫性能测试,对S-2催化剂进行稳定性测试,测试调节为:催化剂的使用量500mg,SCR的测试氛围750ppm NO, 750 ppm NH3,5vol% O2,100 ppm SO2,5 vol% H2O ,Ar 平衡气,空速50000 h−1。
[0049] 在该测试条件下,催化剂的脱硝效率依然稳定在99.9%以上250h,证明催化剂有较强的抗硫抗水能力,但随着时间延续,催化剂的催化活性下降明显,可能主要原因来自水汽,使得Ru纳米颗粒发生迁移团聚,降低催化活性。
[0050] 以上,虽然通过优选的实施例对本发明进行了例示性的说明,但本发明并不局限于这种特定的实施例,可以在记载于本发明的保护范围的范畴内实施适当的变更。