[發明專利]具有晶面效應的低溫SCR脫硝催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110596646.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113262779B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 馬小東;何旭
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/02;B01J37/03;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明涉及具有晶面效應的低溫SCR脫硝催化劑的制備方法及應用，屬于SCR脫硝技術領域。該催化劑以優先暴露{001}晶面的銳鈦礦TiO₂{001}為載體，以特定比例的Mn₂O₃、MnO₂及Sm₂O₃為活性組分。其中，Mn/(Mn+Ti)的摩爾百分比為25％～35％，Sm/(Mn+Sm)的摩爾百分比為5％～15％，Mn³⁺/Mn⁴⁺比例為90％～120％。本發明制備的低溫SCR脫硝催化劑通過在優先暴露{001}晶面的銳鈦礦TiO₂載體上負載特定比例的Mn₂O₃和MnO₂并摻雜適量Sm³⁺，顯著提高了催化劑的低溫NH₃選擇催化還原NO的活性，同時具有較高的穩定性和抗水性。

技術領域

本發明屬于SCR脫硝技術領域，具體涉及一種具有晶面效應的低溫SCR脫硝催化劑、制備方法及應用。

背景技術

NO_x是引起酸雨、光化學煙霧等環境問題的主要元兇，對環境及人類健康具有嚴重危害。在眾多脫硝技術中，以NH₃作為還原劑的選擇性催化還原(Selective CatalyticReduction，SCR)技術因其有脫硝效率高、二次污染小等優點被認為是目前較具前景的煙氣脫硝技術。SCR技術的核心在于催化劑，目前，市場應用最廣泛的SCR脫硝催化劑為V₂O₅-WO₃/TiO₂，但該催化劑的低溫催化活性較差。MnO_x因其具有良好低溫脫硝活的特點而在SCR技術研究領域備受關注，但其仍存在著穩定性和抗水性不夠理想等問題。向MnO_x中摻雜Sm可促進NO與NH₃的吸附和氧化，可進一步提高其低溫催化活性。近年來，研究發現，將活性組分負載于合適的載體上，載體與活性組分間的相互作用可有效提高催化劑的催化性能。銳鈦礦TiO₂具有較多的酸性位點，是一種常用的SCR脫硝催化劑載體材料。研究表明銳鈦礦TiO₂載體的晶面調控對于負載型MnO_x基催化劑的催化性能具有重要影響。優先暴露{001}晶面的銳鈦礦TiO₂{001}表面具有較多的不飽和配位原子，反應活性高，且{001}晶面對表面活性氧物種的形成影響較大，可進一步影響載體與活性物種間的相互作用。因此，以TiO₂{001}作為載體的催化劑常具有較高的催化活性。但迄今為止，以優先暴露{001}晶面的銳鈦礦TiO₂{001}為載體，負載MnO_x和SmO_x得到的具有特定Mn物種組成(具有特定Mn³⁺/Mn⁴⁺比例)的新型復合催化材料用于SCR脫硝技術領域的研究尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種具有晶面效應的低溫SCR脫硝催化劑。本發明制備的SCR脫硝催化劑，通過在優先暴露{001}晶面的銳鈦礦TiO₂{001}載體上負載特定比例的MnO₂和Mn₂O₃并摻雜適量Sm³⁺，顯著提高了催化劑的低溫NH₃選擇催化還原NO的活性，同時保持較高的穩定性和抗水性，其綜合性能較好。

為實現上述發明目的，本發明公開了下述技術方案：