[發明專利]一種低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011333961.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112473655A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 毛東森;葉林倩;郭曉明;俞俊;吳貴升
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/10;B01J37/08;B01D53/56;B01D53/58;B01D53/86
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用，其方法包括以下步驟：(1)將硝酸錳、硝酸鈰以及燃料溶于去離子水中，得到混合溶液；(2)往混合溶液中加入二氧化鈦，并攪拌均勻，得到產物；(3)將所得產物置于事先預熱好的燃燒室中迅速燃燒，然后繼續焙燒一定時間，最后經研磨制得Mn?Ce?O_x/TiO₂低溫脫硝催化劑，該催化劑用于NH₃?SCR反應。與現有技術相比，本發明具有操作簡單、制得的催化劑多孔而蓬松、具有較好的低溫脫硝活性和較寬的反應溫度窗口、較好的抗水抗硫性等優點。

技術領域

本發明涉及化工催化劑技術領域，具體涉及一種低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟的快速發展，大量化石燃料的燃燒和汽車尾氣的排放產生了許多粉塵、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)等大氣污染物。NO_x是主要大氣污染物之一，是酸雨、光化學煙霧、霧霾等大氣污染現象的重要成因，現已成為大氣污染治理的重點。由于選擇性非催化還原技術(SNCR)的NO還原率較低，達不到現行NO_x排放標準，因此以NH₃為還原劑的選擇性催化還原技術(SCR) 成為目前應用最廣泛的脫硝技術，其脫硝效率高達90％以上。

目前SCR技術普遍使用的商業催化劑為釩基[VO₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂]催化劑，其具有催化活性好、抗水抗硫性好等優點，但其反應溫度高、活性溫度窗口窄(300-400℃)、脫硝成本高、對環境有害等缺點。通常把SCR反應裝置置于除塵和脫硫裝置之后，但此時煙氣溫度一般低于300℃，為使釩基催化劑達到最佳的脫硝效果，而將煙氣再加熱到300-400℃，大大增加了運行成本。因此，探索開發具有高活性的低溫SCR催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種操作簡單、制得的催化劑多孔而蓬松、具有較好的低溫脫硝活性和較寬的反應溫度窗口、較好的抗水抗硫性的低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

發明人了解到，Mn基(MnO_x)催化劑以其具有優異的低溫脫硝性能，成為低溫NH₃-SCR脫硝催化劑研究的熱點。活性組分MnO_x能夠提供較多的自由電子和氧空位，使得Mn基催化劑具有較好的低溫催化活性。向MnO_x中摻雜稀土元素Ce能夠有效提高催化劑催化活性位點的催化活性，并且CeO₂具有良好的儲存與釋放氧的能力，使催化劑表面形成氧空位。氧空位的出現有助于將NO轉變為NO₂，NO₂與NO之間能夠進行“快速SCR”反應，從而提高催化劑的低溫活性。此外，TiO₂具有豐富的酸性位點，以其作載體時使得催化劑表面有大量的Lewis酸性位，從而使催化劑具有良好的低溫SCR活性。因此，復合型Mn基催化劑尤其是Mn-Ce-O_x/TiO₂催化劑因其無毒和具有較強的低溫氧化還原能力，成為了目前研究的熱點。目前，常用的Mn-Ce-O_x/TiO₂催化劑的制備方法有沉淀法、浸漬法、溶膠凝膠法、水熱法等，但這些方法都存在著許多的不足之處。普通浸漬法制得的催化劑會因活性組分含量過高而限制其分散性，從而使活性降低；雖然溶膠凝膠法可以解決低分散性這一問題，但其具有制備周期過長、操作復雜、適用范圍有限等缺點。

因此，針對上述問題，本發明采用表面浸漬燃燒法制備Mn-Ce-O_x/TiO₂催化劑，此方法操作簡單，制得的催化劑多孔而蓬松、具有較好的低溫脫硝活性和較寬的反應溫度窗口，優于傳統的浸漬法，具體方案如下：