[發(fā)明專利]一種TiO2(A?B)負(fù)載MnCe的臭氧氧化脫硝催化劑及其制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711060118.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107876045A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘秦;郭麗娜;張舒樂
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/34;B01D53/76;B01D53/86;B01D53/90
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 鄒偉紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化臭氧化脫硝催化劑的制備及應(yīng)用，適用于中低溫?zé)煔饷撓酢?/p>

背景技術(shù)

NO_X的排放會引起酸雨，光化學(xué)煙霧等環(huán)境危害，因此，NO_X脫除已成為人們研究的熱點(diǎn)。目前，控制NO_X的方法可分為燃料脫氮技術(shù)、燃燒中脫氮技術(shù)和燃燒后脫氮技術(shù)三種途徑。目前燃料脫氮技術(shù)還沒有得到很好的開發(fā)，NO_X控制技術(shù)主要分為燃燒中氮氧化物減排技術(shù)和燃燒后氮氧化物控制技術(shù)兩類，后者也可稱為煙氣脫硝技術(shù)。燃燒中氮氧化物減排技術(shù)主要采用低氮燃燒技術(shù)減少NO_X的生成，其中包括空氣分級以及燃料分級燃燒技術(shù)、高級再燃技術(shù)、煙氣再循環(huán)和低過量空氣燃燒技術(shù)等。燃燒中NO_X減排技術(shù)比較經(jīng)濟(jì)，是目前控制NO_X排放的主要方法。然而隨著超低排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，僅靠單一燃燒中脫氮技術(shù)已經(jīng)無法取得預(yù)期的NO_X排放目標(biāo)，必須進(jìn)一步處理煙氣，進(jìn)行煙氣凈化技術(shù)。

目前，選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)是最主要的煙氣脫硝技術(shù)，原理是利用催化劑作用，NH₃作還原劑，還原煙氣中的氮氧化物為N₂。催化劑是SCR技術(shù)的核心，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑作為商業(yè)催化劑，因?yàn)槠漭^高活性和強(qiáng)抗毒性和熱穩(wěn)定性，在燃煤火電機(jī)組煙氣脫硝領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。但是，該催化劑活性溫度窗口僅介于300～400℃之間。對于一些工業(yè)鍋爐，如水泥、玻璃、磚窯甚至鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)，廢氣溫度一般低于200℃。這種情況下，SCR技術(shù)很難被應(yīng)用。因此，近幾年關(guān)于低溫脫硝的新技術(shù)越來越引起重視。其中最成功的是O₃氧化結(jié)合濕法脫硫(WFGD)工藝，已被成功應(yīng)用于催化裂解煙氣脫硝。因此，本課題組建立一套“催化劑-反應(yīng)管”分離裝置用于催化臭氧化脫硝，并且證明適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛衫凇H產(chǎn)生。羥基自由基作氧化劑，其氧化NO和NO₂的速率較O₃選擇氧化NO高3個(gè)數(shù)量級，能夠高效迅速地去除NO_X(x＝1，2)的去除。

催化劑是臭氧脫硝技術(shù)的核心，催化劑直接決定了自由基的生成效率。目前，臭氧催化劑主要還是關(guān)注于水體中有機(jī)污染物的去除，而臭氧催化劑用于脫硝很少有人報(bào)道。因此，開發(fā)高活性的臭氧脫硝催化劑至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低，活性高的的臭氧催化劑的制備方法，并將該催化劑應(yīng)用于低溫脫硝上。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種TiO₂(A-B)負(fù)載MnCe催化劑，記為Mn-Ce/TiO₂(A-B)。其中，TiO₂(A-B)表示銳鈦礦相(anatase)與TiO₂(B)的混合晶相。以摩爾比計(jì)，Mn+Ce]/TiO₂]＝40％～60％；Mn/Ce＝2：(2～4)；載體TiO₂(A-B)用微波法制備，微波功率900W，微波時(shí)間3～3.5h。

一種TiO₂(A-B)混合晶相負(fù)載MnCe催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)P25在連續(xù)不斷攪拌下，均勻分散于NaOH溶液中，得懸濁液A；

(2)將懸濁液A放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜，置于微波反應(yīng)器充分反應(yīng)，產(chǎn)物用HCl溶液離心多次，直至溶液至pH＝6；干燥并煅燒得到TiO₂(A-B)；

(3)醋酸錳，硝酸鈰溶解于水中得溶液B，TiO₂(A-B)粉末浸入溶液B并充分?jǐn)嚢瑁谒″佒袧饪s，干燥并在空氣氣氛下煅燒，得到MnCe/TiO₂(A-B)。

步驟(1)中，以摩爾計(jì)，[P25]/[NaOH]＝1：(40～60)，NaOH溶液濃度為10～15M；攪拌時(shí)間為1～1.5h。

步驟(2)中，微波功率為900W，微波時(shí)間3～3.5h，HCl溶液濃度0.1M，干燥溫度100℃～120℃，干燥時(shí)間6～8h；煅燒溫度為400℃～600℃，升溫速率5℃/min，煅燒時(shí)間為3～5h。