[发明专利]高活性纳米级烟气脱硝催化剂及其低温液相制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于烟气脱除NOx的低温SCR催化剂及其制备方法，特别是低温SCR催化剂的制备过程中避免使用高温焙烧过程有效提高了催化剂比表面积并降低催化剂晶化度，使催化剂以大量的非晶态混合氧化物形式存在，有效增加了催化剂表面活性点位的密度。

背景技术

目前，利用氨NH₃作为还原剂，选择性催化还原（SCR）脱除NOx技术是应用最广泛的烟气脱硝技术。NH₃、NO和O₂在催化剂作用下发生氧化还原反应生成N₂和H₂O。其应用的催化剂主要是V₂O₅/TiO₂系列，它具有很高的催化活性，在制备的过程中需要引入高温焙烧过程，增加工业生产的能耗，同时，由于焙烧过程容易破坏催化剂的微观结构，对催化剂的活性产生了一定影响。

发明内容

本发明目的在于提供用于低温（100-180℃）条件下脱除烟气中氮氧化物的选择性催化（SCR）。

本发明的另一目的是提供该催化剂的制备方法，该方法不涉及高温焙烧，制备出来的催化剂以大量的非晶态混合氧化物形式存在，活性明显提高。可广泛应用于烟气中无SO₂，或低浓度SO₂环境下的烟气选择性催化还原反应，将烟气中的氮氧化物还原成N₂和H₂O。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

高活性纳米级烟气脱硝催化剂，该催化剂以Ti氧化物为主要成分，至少负载有活性组分Mn、Ce复合氧化物的Mn-Ce-M-Ti-O_x，其中M代表Fe、Co、Cu、Cr、Zr、Al、V中的一种或多种元素，各元素的摩尔比为Ti：Mn：Ce：M=1：（0.005~1）：（0.005~1）：（0~0.3）。

上述催化剂的制备方法，具体步骤为：

（1）向前躯体无机钛盐的水溶液中缓慢加入碱性溶液，得到沉淀物，并过滤洗涤得到固体；无机钛盐中Ti元素与碱性溶液中OH^-的摩尔比为4：1；

（2）用浓度20-90%硝酸将步骤（1）中所得固体溶解，形成溶液；其中HNO₃与固体中Ti的摩尔比为4：1；

（3）取高锰酸钾KMnO₄和醋酸锰Mn(CH₃COO)₂分别单独加入到水中，电磁搅拌至完全溶解，形成溶液，在Mn(CH₃COO)₂溶液中加入硝酸铈溶液，搅拌均匀后，再将KMnO₄溶液缓慢加入，在120～150r/min的搅拌条件下，缓慢加入步骤（2）所得溶液，再反应6-10h，在反应的过程中缓慢滴入碱性溶液保持溶液pH值7-9；其中加入物质中Ti：Mn：Ce的摩尔比1：（0.005～1）：（0.005～1），Mn的摩尔数为高锰酸钾KMnO₄和醋酸锰Mn(CH₃COO)₂的摩尔数之和，高锰酸钾KMnO₄和醋酸锰Mn(CH₃COO)₂摩尔比为2：3；

（4）步骤（3）所述沉淀物用水洗涤，真空抽滤至滤液呈中性，再将沉淀物放入干燥箱中102-120℃（实施例中温度达到）烘干后得到催化剂。

3、根据权利要求2所述催化剂的制备方法，其中，步骤（3）中缓慢加入步骤（2）所得溶液后，再滴入可溶性M盐溶液参与反应，其中所述Ti与可溶性M盐溶液中M的摩尔比1：（0～0.3）。

其中，步骤（1）中所述前躯体无机钛盐的水溶液选用盐硫酸钛、硫酸氧钛、四氯化钛或三氯化钛水溶液。

其中，步骤（1）和步骤（3）中所述的碱性溶液选用氨水、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或几种。

其中，所述可溶性M盐溶液选用硝酸铜溶液、硝酸铁溶液、硝酸锆溶液、硝酸钴溶液、偏钒酸铵溶液、硝酸铬溶液或硝酸铝溶液中的一种或几种。

本发明相比现有技术具有如下优点：