本发明涉及脱硝催化剂制备，具体涉及一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法。
背景技术：
1、氮氧化物(nox)是大气中的主要污染物之一，它不仅危及人的健康，还会引起酸雨、光化学烟雾等严重的环境问题。通过选择性催化还原(selective catalyticreduction，scr)技术可以将nox减少到极低的水平，能够有效减少nox排放，保护环境和人体健康。其核心是选择适当的催化剂，使nox被还原为n2和h2o。
2、粉煤灰是一种工业废弃物，其来源广泛，处理成本低，可以充分利用资源。粉煤灰改性的意义在于提高其应用性能，实现资源的最大化利用和经济效益的最大化。并且相比其他催化剂，制备高氧化还原性纳米级粉煤灰催化剂的成本较低，可以降低催化剂的生产成本。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提供一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其能有效地提升催化材料的氧空位浓度，使其氧空位系数表征结果提升至原来的一倍以上，达到增加脱硝活性的目的。
2、为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，包括：
3、使用强磁棒对粉煤灰原灰进行湿渣磁选；
4、将磁选后的粉体进行富氧高能球磨处理；
5、对球磨后的铁基粉体通氧进行等离子体放电改性。
6、作为本发明的进一步改进是，使用强磁棒对粉煤灰原灰进行湿渣磁选，具体为：
7、首先称取一定量的粉煤灰，以水料比为4:1至5:1的比例加入去离子水，并在混合灰浆中加入3％-7％的无水乙醇溶液，作为分散剂；
8、然后将混合灰浆置于电动搅拌器搅拌180s-240s至混合灰浆不再分层且分散均匀，用8000-12000gs的强磁棒在容器中搅动吸附至少3次以提升磁选率；
9、最后用刮片取下磁性灰浆放入烘干炉中充分干燥8-10h得到干燥粉体。
10、作为本发明的进一步改进是，将磁选后的粉体进行富氧高能球磨处理，具体为：采用行星球磨机对磁选后粉煤灰进行高能球磨，加入5％-7％的过氧化氢溶液作为助剂，加入量至球罐容积的25％-35％，再加入磨球搅拌均匀，使得罐中粉体呈现糊状后，开始进行湿式高能球磨，设置行星球磨机转速为520-580r/min，球磨时间为24-32h。
11、作为本发明的进一步改进是，所述磨球选取氧化锆材质且半径分别为4mm、6mm、10mm、20mm四种，其质量比为2：3：3：2；磨球质量分别为46.8g,70.2g,70.2g,46.8g。
12、作为本发明的进一步改进是，对球磨后的铁基粉体通氧进行等离子体放电改性，具体为：
13、将球磨后的纳米级粉煤灰粉体放置于等离子体放电装置的放电区域内，从一端通入氧气，在氧气氛中对粉体进行等离子体放电改性12-15min；
14、调节氧气流速，不影响粉体排布的条件下，通过电流电压增减配合调节等离子体发生电源功率，设定放电功率为70-100w，放电间隙为2-4mm，放电区域长度为150-220mm。
15、作为本发明的进一步改进是，所述等离子体放电装置包括高压电极、接地电极、尼龙固定件和透明石英管，所述透明石英管的两端连接有尼龙固定件，其中一个尼龙固定件上设置有进气口，另一个尼龙固定件上设置有出气口，高压电极从两个尼龙固定件中穿过并置于透明石英管内，在透明石英管外面套接有接地电极。
16、作为本发明的进一步改进是，所述高压电极与接地电极的重叠部分为放电区域，所述放电区域设有铁基粉体放置区，在等离子体改性过程中，电子具有较高的能量，并且与氧分子发生碰撞，在碰撞过程，电子将氧分子中的一个氧原子击出，从而形成氧空位，提升氧空位指数(oxygen vacancy index,ovi)。
17、基于上述方案，本发明的有益效果是：
18、1)本发明采用的粉煤灰基材来源广泛易得，价格低廉，有大量应用的前景。
19、2)本发明采用的加工方式要求精度宽泛，易于操作，并可以大量，流程化进行生产。
20、3)本发明采用火电厂固体废物制备柴油机用脱硝催化剂，可以实现废料回收再利用，为循环经济发展提供便捷。
21、4)与现有技术相比，本发明通过提供表面缺陷提升氧空位浓度进而增加材料氧化还原性的加工方法，不仅可以用于粉煤灰，也可以指导其他催化材料以提升其氧化还原性，提升其催化效果。
22、5)本发明采用的加工方式无毒无害，制备环境友好。
23、6)本发明从催化机理的研究入手，选择粉煤灰基材中具有高氧化还原性的过渡金属族元素成分为基础，通过高能富氧球磨操作，增大粉煤灰的比表面积，提升其在催化过程中的暴露面积，并且通过等离子体放电改性，提升其表面活性位点浓度，增加其表面氧缺陷空位的方式，得到具有高氧化还原性的纳米级粉煤灰催化剂材料。
1.一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，使用强磁棒对粉煤灰原灰进行湿渣磁选，具体为：
3.根据权利要求1所述一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，将磁选后的粉体进行富氧高能球磨处理，具体为：采用行星球磨机对磁选后粉煤灰进行高能球磨，加入5％-7％的过氧化氢溶液作为助剂，加入量至球罐容积的25％-35％，再加入磨球搅拌均匀，使得罐中粉体呈现糊状后，开始进行湿式高能球磨，设置行星球磨机转速为520-580r/min，球磨时间为24-32h。
4.根据权利要求3所述一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，所述磨球选取氧化锆材质且半径分别为4mm、6mm、10mm、20mm四种，其质量比为2：3：3：2；磨球质量分别为46.8g,70.2g,70.2g,46.8g。
5.根据权利要求1所述一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，对球磨后的铁基粉体通氧进行等离子体放电改性，具体为：
6.根据权利要求5所述一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，所述等离子体放电装置包括高压电极、接地电极、尼龙固定件和透明石英管，所述透明石英管的两端连接有尼龙固定件，其中一个尼龙固定件上设置有进气口，另一个尼龙固定件上设置有出气口，高压电极从两个尼龙固定件中穿过并置于透明石英管内，在透明石英管外面套接有接地电极。
7.根据权利要求6所述一种基于粉煤灰的高氧化还原性催化材料制备方法，其特征在于，所述高压电极与接地电极的重叠部分为放电区域，所述放电区域设有铁基粉体放置区，在等离子体改性过程中，电子具有较高的能量，并且与氧分子发生碰撞，在碰撞过程，电子将氧分子中的一个氧原子击出，从而形成氧空位，提升氧空位指数。
