[发明专利]一种棒状氧化铈负载的钐锰复合氧化物催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及一种棒状氧化铈负载的钐锰复合氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤S01制备载体：a将配置好的硝酸铈六水合物溶液与氢氧化钠溶液混合并搅拌得到第一混合溶液；b将第一混合溶液转移至反应釜中高温处理；c将高温处理后的样品进行高温焙烧得到棒状氧化铈载体；S02制备催化剂：d制备硝酸钐与硝酸锰的第二混合溶液；e将第二混合溶液浸渍到棒状氧化铈载体上；f对浸渍后的样品进行高温焙烧得到氧化态催化剂。该方法制备的催化剂在100～200℃的宽温度范围内，氮氧化物的净化效率达90％以上。

技术领域

本发明涉及一种化学产品及化学产品的制备方法，尤其涉及一种钐锰复合氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是主要的大气污染源之一，不仅能引起光化学烟雾，酸雨、臭氧层破坏、温室效应等生态问题，还危及人类健康。因此，氮氧化物的减排和控制已成为了全球大气污染防治领域的研究热点和重点。

氨选择性催化还原 (NH3-SCR)脱硝方法是目前研究最多、应用最广，也是最有效的NOx脱除技术。SCR脱硝技术的核心是脱硝催化剂，目前工业中应用最广泛的催化剂是V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂。然而，V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂具有活性温度较高，活性温度区间为350～450℃，比较适用于烟气温度在300~400℃的电厂，而石化加热炉等低温窑炉中的氮氧化物治理尚未有合适的催化材料，此外，钒钨钛体系催化剂中钒金属有毒，易将SO₂氧化成SO₃。因此，开发适用于低温烟气条件、新型、环境友好型的SCR脱硝催化剂已成为我国脱硝产业的迫切需求。

近几十年来，过渡金属氧化物催化剂、贵重金属催化剂和离子交换分子筛催化剂等多种无钒脱硝催化剂得到了国内外研究人员的广泛关注，其中过渡金属氧化物催化剂锰基催化剂的研究是目前国内外研究最多的催化剂之一。锰具有较多的化合价，不同价态的锰之间能相互转化而产生氧化还原性。对于低温SCR催化反应，自由电子的活化是关键。锰是过渡金属元素，它的最外层价电子处于半充满状态，因此在较低温度下其最外层很容易迁移到O₂上，从而促使氧化还原反应的发生。专利CN107649121A公开了一种锰基脱硝催化剂的改性方法和改性锰基脱硝催化剂及制备方法，通过将锰基脱硝催化剂放入介质阻挡管盘后，向反应器中通入反应气体，再进行等离子体处理，对催化剂改性。所述的方法简单可行、耗时少，在保证催化剂负载量低、成本较低的同时，具有较好的催化效果。

专利CN106925294A公开了一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法，所述的催化剂泡沫金属镍为支撑载体，Mn氧化物为活性组分，组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～20％，采用浸渍法将活性组分负载在载体上，然后经过搅拌、干燥、空气氛围中焙烧得到。制备的催化剂保留了泡沫金属镍独特的开孔结构、低压投入孔、固有的抗拉强度和抗热冲击等特点，具有良好的脱硝效率。虽然上述催化剂具有良好的脱硝性能，但是催化活性的温度窗口较窄，且这两种催化剂的比表面积不大，抗硫性较差。

研究结果表明，载体对催化剂的脱硝活性及适宜温度区间影响很大，相同的活性组分负载在不同的载体上，所表现出的脱硝效果也有所不同。CeO₂因其出色的储氧能力和氧化还原能力而受到极大的关注，在氧化和还原的条件下，Ce₂O₃和CeO₂之间的氧化还原转换可以形成不稳定的氧空位和流动性好的晶格氧物种。此外，氧化铈也具有商业催化剂氧化钛的部分性质，例如良好的结构特性、与其他组分作用强烈等。专利CN106881080A公开了一种纳米棒状铈锰复合催化剂的制备方法，所述的催化剂以纳米棒状CeO₂为基体，通过水热法负载上Mn形成复合催化剂，该专利中锰的负载比较均匀，拥有优异的储氧和释氧能力，但是脱硝效率较低，抗硫性能差。

发明内容