[發明專利]抗堿金屬中毒的脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810267732.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108607602B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 張登松;施利毅;查凱文;李紅蕊;張劍平
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J37/30;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明涉及一種抗堿金屬中毒的脫硝催化劑及其制備方法，該催化劑可用于固定源和移動源排放的氮氧化物脫除。本發明的要點是：使用新型堿金屬離子捕獲方法，通過離子交換機理將堿金屬離子固定于錳鋇礦氧化物的孔道內，從而分子篩的催化活性并不會受到影響，抗堿金屬中毒能力大大提高。本催化劑使用分子篩提供SCR催化活性，擁有活性高、選擇性好、溫度窗口寬等優勢。利用錳鋇礦氧化物來捕獲堿金屬離子，有效地提高了催化劑的抗堿金屬中毒的能力。本方法具有對環境友好、生產工藝簡單、適于大規模工業生產等優點，可用于固定源和移動源排放的氮氧化物脫除。

技術領域

本發明涉及一種抗堿金屬中毒的脫硝催化劑及其制備方法，特別是一種錳鋇礦錳鈦氧化 物增強Cu-SAPO-34分子篩脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物是一種常見的大氣污染物，眾所周知，氮氧化物會導致酸雨、光化學煙霧和霧 霾，也會對人體的呼吸系統造成直接性的傷害。目前，各種技術手段已經被用于控制減少氮 氧化物排放，而選擇性催化還原(SCR)技術在常用的氮氧化物脫除技術中最為成熟，其中 以NH₃為還原劑的催化技術研究最為常見。自1986年以來，過渡金屬離子交換的分子篩系列 催化劑因為優異的催化性能而引起了越來越廣泛的關注。其中，對于CHA型的Cu-SSZ-13分 子篩的研究已經有了非常多的報道。近段時間，Cu-SAPO-34催化劑因其更好的SCR催化活性、 氮氣選擇性和水熱穩定性而被認為是非常出色的催化劑。所以，過渡金屬離子交換的分子篩 催化劑擁有著非常大的潛力。

在實際應用中，廢氣粉灰中的堿金屬與堿土金屬會引起催化劑活性的劇烈下降。許多研 究者指出，堿金屬會造成催化劑孔道堵塞并覆蓋催化劑表面，更為致命的是表面酸位的下降 會影響氨的吸附，從而正常的SCR反應便不能發生。事實上，在堿金屬中毒的機理上與高效 抗堿金屬催化劑的設計制備上已經開展了相當多的研究工作。例如，吳忠標等人(Wang,P.； Wang,H.；Chen,X.；Liu,Y.；Weng,X.；Wu,Z.J.Mater.Chem.A 2015,3,680-690.)利用離子交 換的鈦納米管作為SCR催化劑的載體，其表面豐富的羥基使得酸性位的濃度和強度得到提高， 從而增加抗堿金屬能力。李俊華等人(Peng,Y.；Li,J.；Shi,W.；Xu,J.；Hao,J.Environ.Sci. Technol.2012,46,12623-12629.)通過其他活性組分的摻雜來提高抗堿金屬性能，同時開發了 一種新型的電泳法使堿金屬中毒后的催化劑重生。總而言之，傳統的抗堿金屬中毒的方法一 般是增加酸位和活性位點，但是這些舉措收益并不明顯，不能完全滿足SCR催化劑實際應用 中的抗堿金屬中毒的需求。

發明內容

本發明的目的之一在于針對現有脫硝催化劑的不足，提出了一種抗堿金屬中毒的脫硝催 化劑。

本發明的目的之二在于提供該催化劑的制備方法，該方法具有活性好、選擇性好、抗堿 金屬中毒能力強、制備工藝簡單的特點，適于大規模工業生產。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種抗堿金屬中毒的脫硝催化劑，其特征在于該催化劑的結構為：提供催化活性的分子 篩在材料內部，捕獲堿金屬離子的錳鋇礦型氧化物在材料外部提供保護功能。

一種制備上述的抗堿金屬中毒的脫硝催化劑的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟 為：

a.將二氧化鈦、三氧化二錳和碳酸鉀按24：4：3的摩爾比經過充分研磨后在1000～1200 ℃下煅燒8～10h得到錳鋇礦型氧化物。

b,用酸處理將錳鋇礦型氧化物孔道內的鉀離子洗出，酸處理時間為3～8h，得到酸處理后 的錳鋇礦型氧化物；

c.將Cu-SAPO-34分子篩與步驟b所得酸處理后的錳鋇礦型氧化物按9：1的質量比置于去 離子水中充分混合，去除水，剩余固體干燥，得到抗堿金屬中毒的脫硝催化劑。

上述的Cu-SAPO-34分子篩的制備方法為：