[發明專利]一種錳鈦催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201110139794.6
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102319560A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張亞平;趙曉媛;焦峰斌;仲佳鑫;沈凱;徐海濤;周長城
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術領域

本發明屬于火電廠煙氣脫硝技術領域，特別涉及一種錳鈦催化劑的制備方法。

背景技術

MnOx中含有大量的晶格氧，有利于氧化-還原反應的進行，使其在低溫SCR反應中具有很大的活性。因此，近年來許多研究者致力于以MnOx作為低溫SCR催化劑活性組分的研究。目前，低溫MnOx/TiO₂催化劑主要分為三類，一類是負載型錳基催化劑，主要有MnOx/TiO₂、MnOx/Al₂O₃、MnOx/USY(超穩定Y型分子篩)MnOx/AC、MnOx/ACF等；一類為非負載型錳基催化劑，即通過某種前驅體直接獲得的含錳的氧化物催化劑；還有一類雙金屬氧化物的錳基催化劑，該類催化劑在錳氧化物中添加了另一種金屬氧化物，利用兩種金屬氧化物的協同作用，獲得低溫SCR活性。

縱觀大量的關于MnOx/TiO₂催化劑的研究，制備方法大多為常規浸漬法，少量文獻報告了共沉淀法和溶膠凝膠法。傳統浸漬法在浸漬負載過程中由于傳質推動力較小，導致活性組分負載量較小(一般不超過10wt.％)，否則無定形的MnOx會在載體表結晶，從而降低催化劑的活性。此外，傳統浸漬法制備的催化劑比表面積也比較小，起活溫度較高導致催化劑活性較低；共沉淀法制備的催化劑中銳鈦礦型TiO₂非常不穩定，極容易發生晶相轉變，導致催化劑的熱穩定性較差；溶膠凝膠法可以提高MnOx的分散，因此可以負載較大量的活性組分，從而獲得較高活性的催化劑，但這類催化劑的最佳活性溫度較高(＞150℃)，120℃以下的脫硝效率不到90％。因此，開發高活性的催化劑體系是實現低溫SCR過程的關鍵。

近年來，超聲空化的物理及化學效應在催化劑制備過程中對催化劑微觀性質(如活性物質晶粒大小、催化劑孔徑分布及活性組分在催化劑表面分散狀態等)的影響引起人們極大關注。國內外學者針對在浸漬法制備催化劑的過程中引入超聲場開展了不少研究，研究表明，在制備過程中使用超聲波可以促進活性金屬在催化劑上均勻分散，能夠增加活性組分滲透性使活性組分與載體充分接觸，改善催化劑的表面形態，也可以使催化劑比表面積增加，最終提高催化劑反應活性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種錳鈦催化劑的制備方法，通過該方法制備的錳鈦催化劑不僅具備很強的低溫催化活性，而且溫度窗口寬，穩定性高，明顯高于其他制備方法的催化劑。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種錳鈦催化劑的制備方法，以硝酸錳和二氧化鈦為原料，加入去離子水中，混合攪拌后超聲波處理，再經干燥、焙燒即得錳鈦催化劑，其中，所述的錳鈦催化劑以鈦的氧化物為載體，以錳的氧化物為活性組分。

其中，硝酸錳質量占二氧化鈦質量的32.95％。使得焙燒后得到的錳鈦催化劑中，錳的氧化物占二氧化鈦的質量為10％。

其中，所述的超聲波處理條件為20～30kHz，300～500W，處理時間為2～4h，優選超聲波處理條件為25kHz，400W，處理時間為2h。

其中，所述的干燥條件為100～120℃下干燥12～15h，優選110℃下干燥12h。

其中，所述的焙燒條件為250～500℃下焙燒2～4小時。

有益效果：本發明方法將超聲波引入傳統浸漬法制備MnOx/TiO₂，采用BET(Brunauer-Emmett-Teller比表面積)、XRD(X-射線衍射)、in?situ?FT-IR(原位紅外)、HRTEM(高分辨透射電鏡)等表征技術，并結合NO催化消除的活性評價，系統研究超聲波在制備過程中的使用對催化劑的微觀結構、表面酸位和NO催化活性的影響，并與傳統浸漬法和溶膠凝膠法進行比較，從而優化出具有較高的低溫活性和熱穩定性的催化劑，為設計開發經濟實用的低溫SCR催化劑提供相關的基礎參考。本發明方法原料來源豐富，且無需進行預處理，制備工藝簡單。

附圖說明

圖1為不同方法制備的催化劑的MnOx/TiO₂脫硝性能對比圖。

圖2為載體TiO₂和不同方法制備的催化劑的XRD譜圖。

圖3兩種催化劑的HRTEM圖。(1)Mn/TiO₂(UI，250℃，4h)；(2)％Mn/TiO₂(TI)。