[發(fā)明專利]一種MnOOH納米棒脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410092029.7
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103831096A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫健;楊劍;孟飛;趙冬;楊強(qiáng);孔明;王鑄
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 王海鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣脫汞技術(shù)領(lǐng)域，用于燃煤電廠脫硝催化劑，具體涉及一種MnOOH納米棒脫硝催化劑。

背景技術(shù)

燃煤電站的氮氧化物（NOx）排放控制是國家“十二五”期間節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的重點(diǎn)工作，最新頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）對NOx?排放濃度更是制定了世界范圍內(nèi)最為嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)（100mg/m³）。隨著這些國家政策的出臺，如何有效控制NOx?的排放已成為當(dāng)前電力環(huán)保領(lǐng)域中亟待解決的重要課題之一。

目前，在建或擬建的煙氣脫硝結(jié)組約90%采用SCR脫硝脫汞技術(shù)。催化劑是SCR技術(shù)的核心，現(xiàn)有商用催化劑一般為V₂O₅-WO₃/TiO₂。

SCR?脫汞技術(shù)根據(jù)布置位置不同可分為高灰布置的SCR、低灰布置的SCR?和末端布置的SCR。然而由于脫汞溫度的限制，絕大多數(shù)廠里面采用高灰布置。在我國，因?yàn)闈崈裘杭夹g(shù)使用的缺乏，煤燃燒后飛灰含量很高。直接導(dǎo)致催化堵塞鈍化嚴(yán)重，催化劑使用壽命短于國外，電廠脫硝成本顯著增加。同時(shí)由于V₂O₅本身屬于劇毒物質(zhì)，使用后的V₂O₅對環(huán)境造成很大的破壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是針對現(xiàn)在脫汞技術(shù)領(lǐng)域存在的不足，提供一種高安全性、低污染、催化性能優(yōu)良且產(chǎn)生成本低的MnOOH納米棒脫硝催化劑。

另一個(gè)目的是提供一種制備上述MnOOH納米棒脫硝催化劑的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案：一種MnOOH納米棒脫硝催化劑，包括MnOOH納米棒和附著在其上的CeO₂，其中MnOOH納米棒既是載體又是活性物質(zhì)，CeO₂是活性物質(zhì)。

作為優(yōu)化，所述MnOOH納米棒與CeO₂的摩爾比為5.93~1.98:1。發(fā)明人經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩種活性物質(zhì)的摩爾比控制在上述范圍時(shí)，該配比下制得的催化劑脫硝率最理想，而且催化劑的產(chǎn)率也較高，從而有效地降低了催化劑的產(chǎn)生成本。

所述MnOOH納米棒直徑為8nm～12nm，長度為50nm～500nm。達(dá)到實(shí)驗(yàn)對催化劑比表面積的要求，延長煙氣在催化劑內(nèi)部的停留時(shí)間，便于催化劑的活化和重復(fù)使用。

一種制備上述MnOOH納米棒脫硝催化劑的方法，包括以下步驟：

1）將高錳酸鉀和N,N-?二甲基甲酰胺在100℃～?200℃的溫度下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)2h～4h，得到MnOOH納米棒，其中高錳酸鉀和N,N-?二甲基甲酰胺按照1g?∶20～100ml的重量體積比進(jìn)行反應(yīng)，即高錳酸鉀的質(zhì)量與N,N-?二甲基甲酰胺的體積比為1g?：20～100ml；?

2）將無水乙醇和納米CeO₂顆粒加入到步驟1）反應(yīng)后的溶液中，超聲波攪拌3h~5h，使納米CeO₂充分負(fù)載于MnOOH納米棒上，其中MnOOH納米棒與CeO₂的摩爾比為：???????????????????5.93~1.98:1；

3）步驟將2）中反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，然后依次用蒸餾水、丙酮洗滌分離后的固體，最后在30℃～?100℃的溫度下干燥1h～3h得到MnOOH納米棒脫硝催化劑。

作為優(yōu)化，所述步驟1）在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行。在此密閉體系反應(yīng)下，有效減少空氣對所需前驅(qū)體的氧化干擾，且反應(yīng)過程相對簡單、易于控制。可通過溶劑N,N-?二甲基甲酰胺控制晶體的生長，最后形成的MnOOH納米棒形狀可控。

所述步驟3）中采用離心分離的方式進(jìn)行固液分離。離心分離的方式能有效提高分離的速度，從而制得高純度的復(fù)合催化劑。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、這是脫硝技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)突破，首次提出以MnOOH為載體。根據(jù)最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，MnOOH納米棒本身就具有良好的脫硝率，在典型模擬煙氣條件下，在350℃，脫硝率穩(wěn)定在70%左右。本發(fā)明以MnOOH納米棒為載體，負(fù)載活性物質(zhì)CeO₂可以讓二者的活性位相互疊加，達(dá)到理想的脫硝率。同時(shí)MnOOH納米棒作為一種無危害的低溫或常溫催化劑，具有極強(qiáng)的研究價(jià)值。