[發明專利]一種低溫錳基氧化物催化劑及其應用

在審

• 申請號: 201611226125.1
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN108236947A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 賀泓;單文坡;鄧華;張燕;李要彬;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波城市環境觀測研究站;中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/90;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 寧波智翔專利代理有限公司 33255
• 代理人: 王正偉

本發明屬于化學領域，體是涉及一種低溫錳基氧化物催化劑及其應用。本發明的錳鈦氧化物催化劑制備方法簡單，成本低廉，具有非常優異的低溫活性和更寬的溫度適用范圍，而且具有非常優異的N₂生成選擇性，在100℃～250℃的范圍內，N₂生成選擇性為80％以上，而普通的催化劑超過150℃，N₂生成選擇性就降至70％以下，在250℃時就已經在40％以下。

技術領域

本發明屬于化學領域，具體屬于催化劑領域，更具體是涉及一種低溫錳基氧化物催化劑。

背景技術

氮氧化物(NO_x)可以引發灰霾、酸雨和光化學煙霧等大氣環境問題，控制NO_x的排放是目前環境保護領域面臨的一個重大挑戰。自上世紀七十年代以來，NH₃選擇性催化還原NO_x(即NH₃-SCR)技術被廣泛用于燃煤電廠、工業鍋爐等固定源煙氣脫硝。該技術是在催化劑的作用下，用還原劑NH₃將煙氣中的NO_x選擇性還原為N₂和H₂O。傳統的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑作為一種商用SCR催化劑已經在燃煤電廠等固定源脫硝領域應用多年。電力行業使用的NH₃-SCR催化劑工作溫度通常為300～400℃，而非電力行業的工業鍋(窯)爐設備(工業鍋爐、玻璃陶瓷爐窯、水泥爐窯、鋼鐵冶金燒結爐、煉焦和石化系統的裂解設備等)煙氣以及涉及硝酸生產和使用的工藝過程廢氣的排放溫度通常為120℃～300℃。因此，在非電力行業難以直接使用電廠中溫(300～400℃)NH₃-SCR催化工藝對NO_x排放進行控制。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種低溫錳基氧化物催化劑，在低溫下具有較好的催化活性，優異的N₂生成選擇性。

本發明實現以上目的的技術方案為：

一種低溫錳基氧化物催化劑，其化學式為Mn_xTiO_y。

進一步地，所述Mn_xTiO_y中x的取值范圍為0.2～1。

進一步地，所述催化劑由包括如下步驟的方法制備：配置鈦源和錳源的混合溶液，加入沉淀劑反應后得到前驅體液；將前驅體液抽濾、洗滌得到濾餅；將濾餅干燥后，焙燒制得低溫錳基氧化物催化劑。本催化劑在低溫下也具有較好的催化活性，在125℃左右，NOx的轉化率就能達到60％以上，150℃左右就能達到90％以上，甚至接近100％的轉化率，并且本催化劑的實用溫度范圍也較廣，在150℃～250℃催化劑的轉化率始終在90％以上。而現有技術在125℃以下，轉化率只有40％以下，轉化率能達到60％以上的適用溫度范圍只有20℃左右，使用范圍較窄。

進一步地，制備低溫錳基氧化物催化劑時，以硝酸錳作為Mn源，以硫酸鈦作為Ti源。

進一步地，制備低溫錳基氧化物催化劑時，使用尿素作為沉淀劑。

進一步地，加入沉淀劑后，水浴加熱反應，水浴溫度65～95℃，攪拌1～25小時得到懸濁液。水浴用來升溫，升溫使尿素分解，尿素分解使pH升高，促進沉淀生成。共沉淀法可以使Mn和Ti的氧化物更為緊密的結合在一起，因此具有更好的催化性能。

進一步地，制備低溫錳基氧化物催化劑時，濾餅的干燥條件為：90～100℃烘箱干燥10～12h。

進一步地，制備低溫錳基氧化物催化劑時，干燥后的濾餅焙燒條件為：空氣氣氛下，450～550℃焙燒4～6h。

本發明的另一個目的在于提供上述錳基氧化物催化劑在尾氣中NO_x處理的應用。