[发明专利]锰改性分子筛SCR催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其是一种应用于SCR脱硝技术的锰改性分子筛SCR催化剂及制备方法。

背景技术

选择性催化还原技术（selectivecatalyticreduction,SCR）是目前最有望应用于氮氧化物（NO_x）脱销的技术之一。这种SCR技术是指在催化剂的作用下，外加还原剂或者排气中的还原物质选择性的将NO_x还原为N₂，而避免发生还原剂的非选择性氧化反应的技术。具体过程是NH₃（还原剂）在一定温度和催化剂的作用下，把排气中的NO_x还原为N₂。所以，SCR技术的核心就是催化剂。目前应用的催化剂一般是以TiO₂为载体，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃、V₂O₅-MoO₃为活性组分的钒系催化剂，反应温度在280℃～420℃左右，这时NO_x的转化率较高，但是280℃的起始温度高于汽车冷启动时最高仅为250℃的温度，在这低于280℃的范围内NO_x的转化率低，因此，这种钒系催化剂存在活性温度范围相对较窄的缺陷；这种缺陷还产生以下不足：1.要把反应温度保持在280℃～420℃，反应设备等各方面成本会比较高；2.由于该催化剂体系中含有有毒物质钒，在长期高温使用过程中易发生脱落，进入到环境中具有很大的生物毒性，而且会在生物体内富集。

所以要适合低温的安全的催化剂。

发明内容

本发明所提供的一种锰改性分子筛SCR催化剂及制备方法，解决了SCR在低温催化NO_x还原为N₂的问题，在240℃～400℃范围内，NO_x转化率可以达到98%以上。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：这种锰改性分子筛SCR催化剂，包括ZSM-5沸石分子筛，还含有占所述ZSM-5沸石分子筛质量分数0.6%～10%的锰元素。

上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述锰元素主要以Mn²⁺和Mn³⁺形式均匀分散在ZSM-5的表面和孔道中。

这种锰改性分子筛SCR催化剂的制备方法包括以下步骤：

A、将硝酸锰溶液浸渍于ZSM-5中，在75℃～85℃下搅拌24小时；

B、然后在115℃～125℃下烘干3.5～4.5小时；

C、将步骤B所得在540℃～560℃下高温焙烧3.5～4.5小时；

D、将步骤C所得自然冷却至室温即得。

进一步的：所述硝酸锰溶液中硝酸锰的质量为ZSM-5质量的2%～32.5%。

进一步的：将步骤D所得催化剂粉碎至20～40目。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、分子筛催化剂具有很好的吸附性能和灵活性，在负载不同金属的情况下，催化剂的活性就会发生相应改变，使得活性温度可控。本发明主要以MnO_x形式存在的锰元素与ZSM-5分子筛载体存在着较强的相互作用，使得Mn颗粒在还原反应的过程中不易长大，有效的防止活性组分Mn的团聚结晶，使得SCR反应下降的主要因素——金属氧化物的结晶析出变得不存在，进而提高催化剂的活性。实验表明在240℃～400℃范围内，NO_x维持着很高的催化转化率，转化率最高可以达到98%以上。所以Mn/ZSM-5催化剂对低温SCR反应有较强的催化还原效果。

2、在本发明的催化剂的催化还原作用下，在低温环境下NO_x的转化速率最高能比高温环境下的最高转化速率快14～17倍。

3、本发明的催化剂比较安全，不具有生物毒性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详述：

实施例一：

这种锰改性分子筛SCR催化剂，以ZSM-5沸石分子筛为载体，还含有占所述ZSM-5沸石分子筛质量分数0.6%的锰元素，所述锰元素主要以Mn²⁺和Mn³⁺形式均匀分散在ZSM-5的表面和孔道中。

制备方法如下：