[发明专利]一种纳米棒状低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米棒状低温脱硝催化剂，以锐钛矿的TiO₂为载体，锰氧化物为活性组分，纳米棒状长径比为10～20:1。本发明采用改进后的溶胶‑凝胶法，首先将钛酸四正丁酯、乙醇、醋酸以及乙酰乙酸乙酯混合搅拌均匀后加入模板剂充分搅拌，将醋酸锰溶液滴入上述混合溶液，边搅拌边滴加；滴加完成后继续搅拌，然后将所得溶液进行水浴加热得到凝胶物质；凝胶物质干燥后进行焙烧处理，最后对产物进行紫外照射，得最终产物。与传统的MnO_x/TiO₂低温脱硝催化剂相比，本发明制备的纳米棒状低温脱硝催化剂具有较好的纳米棒状结构、较大的比表面积、较多的Lewis酸位和晶格氧含量，氮氧化物脱除率较高等特点。

技术领域

本发明属于工业烟气治理领域，具体涉及一种纳米棒状低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

NO_x是工业排放烟气的主要成分之一，是酸雨、光化学污染等现象的罪魁祸首，随着排放量的日益增加，氮氧化物严重的影响了人类的正常生活。随着我国“十二五”规划对烟气排放标准的严格要求，烟气治理，特别是氮氧化物的减排迫在眉睫。

目前应用较成熟的氮氧化物减排技术主要有：选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)和分级燃烧。其中选择性催化还原技术(SCR)因脱硝效率高、选择性好并且具有较强的适应性，是目前应用最广泛的固定源燃料燃烧烟气NO_x控制技术，其理论脱硝率接近100％。

SCR技术的核心是脱硝催化剂，目前V₂O₅/TiO₂系催化剂是SCR脱硝技术中最常用的催化剂。但它的应用领域仅限于燃煤电厂等特定行业，而且成本较高，生产和使用过程会产生污染，废旧催化剂难以处理，反应温度也局限于350℃以上。因此，研究具有较好低温(≤200℃)催化活性的催化材料成为推广SCR脱硝技术的关键。目前，研究较多的低温SCR催化剂多为锰及其氧化物，其中以TiO₂为载体的MnO_x/TiO₂催化剂得到了广泛的关注。

NO_x的催化反应是一个气固两相反应过程，催化剂的表面结构与活性组分的分散度往往对催化剂的活性有很大的影响。因此，具有较大比表面积和较高活性组分分散的催化剂往往具有较高的催化效率。常见的MnO_x/TiO₂催化剂的合成方法有浸渍法、共沉淀法、固相法以及溶胶凝胶法等。浸渍法虽然工艺简单，催化剂中的活性组分分散性较差、金红石相TiO₂较多以及比表面积较小且无法控制，导致催化剂活性不高；共沉淀法制备过程中由于沉淀剂的加入，不可避免的会使溶液局部浓度过高，造成组分分散不均和颗粒过大的缺陷，催化剂比表面积往往较小；固相法较之浸渍法和共沉淀法，具有能耗大、粉体不够细、易混入杂质等缺点；而溶胶凝胶法合成的催化剂物相分散相对均匀，且具有相对较多的介孔结构和较大的比表面积，催化剂往往具有较高的催化活性和抗硫性，但在合成过程中的凝胶条件较苛刻，如无法凝胶或者凝胶速度过快等，本发明通过螯合剂乙酰乙酸乙酯与冰乙酸的配合使用稳定了溶胶环境，使表面活性剂能够均匀稳定的分散在TiO₂表面，从而调节凝胶速度。

因此进一步尝试在合成过程或者凝胶生成过程进行改进优化，对于提高催化剂比表面积和活性组分分散性具有重要意义。

发明内容

本发明目的提供一种纳米棒状低温脱硝催化剂及其制备方法，采用优化的溶胶凝胶法和复合模板剂导向TiO₂生成棒状结构，并结合紫外线照射处理，提高所得催化剂的抗中毒能力和(气体)吸附性，且涉及的制备方法简单，适合推广应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种纳米棒状低温脱硝催化剂的制备方法，它包括以下步骤：