[发明专利]一种锰锡钛型SCR脱NOx催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种锰锡钛（MnO₂-SnO₂/TiO₂）型脱NO_x催化剂及其制备方法和应用，属于烟气和尾气净化技术领域。 

背景技术

氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一，不仅对人体健康产生危害，而且还造成了臭氧空洞、酸雨、光化学烟雾和温室效应等一系列环境问题。据统计，95%以上的NO_x出自这两种排放源，其中约49%来自于机动车排放，约46%左右的来自于发电厂烟气排放，如何减少NO_x的排放量已经成为环境保护所面临的重大挑战之一。目前，国内外主要是采用催化净化的方法来降低尾气污染物的排放，其中利用氨作为还原剂，选择性催化还原脱除NO_x技术是应用较广泛的脱硝技术。 

目前，选择性催化还原脱NO_x所使用的催化剂主要是矾基催化剂（V₂O₅/TiO₂系列）。专利US4,048,112报道了中将五氧化二钒负载在二氧化钛上，专利US4,085,193将V₂O₅、WO₃、MoO₃或其混合物负载于二氧化钛上制备脱NO_x催化剂。但是，矾基催化剂低温（<250℃）活性较差，一般操作温度在350℃左右。由于SCR装置通常置于静电除尘装置之后，此时尾气的温度下降到150～160℃范围内，现有催化剂在这样的低温下是脱硝效果不佳。对于机动车，在稳定运行情况下其排气温度通常为180～280℃，现有矾基催化剂在此温度条件下的脱NO_x效果也不理想。而且，矾氧化物是毒性物质，对生态环境以及人体健康造成危害。 

近年来的研究发现，MnO_x型催化剂在低温下表现出较好的催化活性和N₂选择性，但是仅采用MnO_x为活性组分制备的催化剂在250℃以上活性又不理想，且活性温度窗口较窄。 

Liu（Zhiming Liu,Junhua Li,Jiming Hao.Selective catalytic reduction of NO_x withpropene over SnO₂/Al₂O₃catalyst[J].Chemical Engineering Journal,2010,165,420-425.）等制备的SnO₂/Al₂O₃在C₃H₆-SCR中显示较好的脱硝活性，NO_x转化率最高可达到75%，但是该催化剂的活性温度很高（一般不低于450℃）。专利CN102205240A在催化剂中添加Sn元素，但是没有跟MnO_x复合，所以低温活性不好。 

目前报道的SCR催化剂的制备方法主要有浸渍法、溶胶-凝胶法以及共沉淀法等。专利US7,628,968、CN102294237A、CN101433837A公开的方法均都采用的浸渍法制备的催化剂。但此方法制备的催化剂活性组分在载体上的分散性比较差，而且催化剂易发生烧结和剥落现象。 

专利CN101721993A公开了一种方法，采用溶胶-凝胶法制备的MnO_x-CeO₂/TiO₂催化剂获得了较好的低温脱NO_x活性。但此方法由于制备成本较高，不适合大规模的推广应用。 

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服现有催化剂在低温（如250℃以下）条件下活性较低以及活性温度窗口较窄的缺点，使其适用于脱除低温烟气和尾气中的NO_x。 

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下： 

一种锰锡钛型SCR脱NO_x催化剂，其特征是以二氧化钛为载体，以锰和锡的混合氧化物为活性成分，其中MnO₂/TiO₂的摩尔比为0.1~1.0:1，SnO₂/TiO₂的摩尔比为0.1~1.0:1。