[發明專利]一種脫硝催化劑

在審

• 申請號: 202110194823.2
• 申請日: 2021-02-21
• 公開（公告）號: CN112958063A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 白洋洋
• 申請（專利權）人: 江蘇美瑪技術有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/34;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/02;B01J37/10;B01J37/34;B01D53/86;B01D53/56
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本發明提供了一種脫硝催化劑，所述化劑以孔徑大小為50?100μm的三維大孔鈦金屬為載體骨架，在骨架表面水熱原位腐蝕獲得5?10μm的腐蝕孔，然后通過陽極氧化在骨架表面獲得納米陣列氧化膜，然互在骨架表面負載(MnCe)O_X脫硝活性組分，獲得高效三維多孔(MnCe)O_X/TiO₂/泡沫Ti脫硝催化劑。

技術領域

本發明涉及一種脫硝催化劑，屬于脫硝催化劑領域。

技術背景

SCR 脫硝技術是目前使用最廣泛的脫硝技術，反應在特定催化劑的作用下，還原劑選擇性的使 NOx還原為無毒無害的氮氣。根據還原劑可將 SCR 技術區分為 NH3-SCR、CHx-SCR、H2-SCR、CO-SCR。

活性組分：MnOx在低溫段具有優秀的脫硝活性， Mn基氧化物催化劑因具有極高的低溫脫硝性能而備受關注。其主要原因可能是Mn物種具有豐富的可變價態，作為活性組分的夠提供自由電子。MnO_X中不同價態Mn的d軌道上的電子處于半充滿狀態，四價Mn的電子軌道為3d3，二價Mn的電子軌道為3d5，d軌道上的電子非常容易遷移到氨氣與氧氣上，從而在NH3-SCR反應中具有極強的低溫氧化還原能力。以MnOx作為催化劑，可以促使SCR反應在低于100^oC時開始發生，并在100-200^oC時取得非常良好的效果。研究發現MnOX的氧化態、晶體結構以及表面結構等多種因素共同決定著MnOX的催化性能。MnOX類催化劑的最大缺點在于抗毒能力有限，并且MnOX的價態復雜，對不定性的猛氧化物形態難以控制。大量的研究者的研究展現了單金屬氧化物類催化劑組分的脫硝性能，提供了可靠的實驗依據，為后續低溫脫硝催化劑的研究奠定了基礎。同時也面臨著一些阻礙：對 H2O 和 SO2毒性的耐受性差以及高溫 N2選擇性低等。這些問題都給 Mn 基催化劑的工業化應用帶來了挑戰。如果克服了這些難題，Mn 基催化劑將有希望成為最有前景的低溫 SCR 脫硝催化劑，所以提高 Mn 基催化劑的穩定性是降低脫硝工藝反應溫度的研究重點。

對于單一組分的金屬氧化物，在加入其他金屬元素后能夠增強脫硝效率。此外，有研究表明，其他元素的摻雜可以使樣品獲得更大的比表面積，從而有助于活性組分的均勻分散。甚至有些元素的摻雜可以增加表面酸性位點數量，可以增強 NH3的活化，并且表明酸度還可以抑制氨氣在高溫下的氧化，進一步提高催化劑的脫硝效率。所以復合金屬型的催化劑可以通過調整摻雜不同元素來提高催化劑的選擇性或者穩定性。

載體：催化劑載體不僅為活性組分提供支承，使催化劑具有合適的形狀與粒度，還為催化劑提供適當的孔徑和比表面積，并調節著催化劑的酸堿性。常用的載體主要有：金屬氧化物載體、碳基載體、分子篩類載體等。

TiO₂表面含有大量的羥基，利于含氮物質的吸附與還原，并且具有較高的熱穩定性，常被用作低溫選擇性催化還原脫硝催化劑的載體，如噴霧干燥法制備Mn-Fe/TiO2催化劑，發現與濕法浸漬法相比，噴霧干燥法制備的催化劑的抗水抗硫性能被顯著提高。此外，還發現噴霧干燥法能夠改善表面還原性，提高比表面積，有利于增強 SCR 活性。

發明內容

基于上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種高效、高比表面積脫硝催化劑，所述催化劑以孔徑大小為50-100μm的三維大孔鈦金屬為載體骨架，在骨架表面水熱原位腐蝕獲得5-10μm的腐蝕孔，然后通過陽極氧化在骨架表面獲得2-4μm厚的氧化膜，所述氧化膜為10-200nm的納米孔道陣列，所述通過檸檬酸一步絡合法在所述經過處理的骨架表面負載(MnCe)O_X脫硝活性組分。

進一步的，所述脫硝催化劑的比表面積為140-180 m²/g，在100-125^oC NO_X的轉化率高于99.9%。