[發明專利]一種鋯摻雜的鑭錳基SCR脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110203811.1
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112958077B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 郭家秀;史雪珂;李建軍;楚英豪;袁山東
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/03;B01J37/08;B01D53/56;B01D53/86;B01D53/90
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

本發明公開了一種鋯摻雜的鑭錳基SCR脫硝催化劑及其制備方法，該制備方法包括以下步驟：(1)前驅體的制備；(2)堿度調節；(3)凝膠的制備；(4)老化煅燒成型。通過檸檬酸溶膠凝膠法一步合成制取，其具有鈣鈦礦結構，SCR脫硝活性溫度窗口寬，對La位摻雜Zr的最佳摩爾量催化劑，可在120?280℃寬溫度窗口中保持優異的SCR脫硝活性，氮氧化物去除率達90％以上，140?240℃維持100％的氮氧化物去除率，并且可有效提高催化劑的抗硫抗水性能，在測試條件下能保持95％以上的氮氧化物去除率。

技術領域

本發明涉及脫硝催化劑制備技術領域，具體涉及到一種鋯摻雜的鑭錳基SCR脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

大氣中氮氧化物(NOx)的排放不僅會造成霧霾、酸雨和光化學煙霧等環境問題，還嚴重威脅人類的健康。因此，如何有效實現對大氣中NOx的治理已成為當今環保領域的研究熱點。

在眾多的脫硝技術中，NH₃-SCR是最有效的一種方法，核心是催化劑的選擇。目前，工業上廣泛應用的催化劑為V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，但其僅適用于排煙溫度較高的工業窯爐的煙氣脫硝，并且催化劑容易失活，使用壽命不長，其中的釩成分也會對環境和人體造成不良影響。因此目前的研究主要著重于開發非釩基NH₃-SCR催化劑。近年來國內外在非釩基NH₃-SCR催化劑領域的研究主要包括分子篩和氧化物兩類。分子篩類催化劑一般具有較好的中高溫SCR活性，但其低溫活性及抗H₂O和SO₂中毒性能較差且N₂選擇性較低。氧化物類催化劑由最早的貴金屬類逐漸發展到現在的復合氧化物類，在報道的無釩復合氧化物催化劑中，錳基催化劑表現出良好的低溫高活性。其中，鑭錳鈣鈦礦型錳基氧化物因其成本低、催化活性高、穩定性強等優點而受到廣泛關注，但錳基催化劑極易受到H₂O和SO₂的影響而失活。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋯摻雜的鑭錳基SCR脫硝催化劑及其制備方法，可以解決釩基NH₃-SCR催化劑的活性低、溫度寬口窄的問題，也可以解決非釩基NH₃-SCR催化劑的易受到H₂O和SO₂的影響而失活的問題。

為達上述目的，本發明提供了一種鋯摻雜的鑭錳基SCR脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)前驅體的制備

將La、Mn、Zr按照摩爾比稱取相應的硝酸鹽，與絡合劑混合溶解，使得混合溶液中La、Mn、Zr摩爾數之和與絡合劑的摩爾比為1:1.1-2.5；

(2)堿度調節

于步驟(1)制備的混合溶液中加入pH調節劑，調節溶液pH值至7.5-8.8；

(3)凝膠的制備

將調節過pH值的溶液蒸發，直至呈凝膠狀；

(4)老化煅燒成型

將凝膠狀材料經老化、兩步煅燒后，制得。

采用上述方案的有益效果是：首先通過絡合劑將硝酸錳、硝酸鑭和硝酸鋯絡合，通過pH調節劑，調節溶液pH值可以提高絡合的速度，再通過溶膠凝膠法去除絡合物中的水分子，通過老化、兩步煅燒將絡合物形成鈣鈦礦結構，適用于脫硝反應中。

進一步地，步驟(1)中Zr的摩爾量及La的摩爾量之和與Mn的摩爾量之比為1:1。

進一步地，步驟(3)中蒸發溫度為80-95℃。

進一步地，步驟(4)中老化溫度為110-150℃，老化時間為16-24h。