[发明专利]一种具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。本发明的铈基SCR脱硝催化剂以二氧化铈为载体，以锰氧化物和钒氧化物为活性成分，其中锰氧化物的质量百分含量为5～10％，钒氧化物的质量百分含量为1～2％。本发明的铈基SCR脱硝催化剂采用具有良好结构稳定性和抗硫性的二氧化铈为载体，利用活性组分锰氧化物、钒氧化物与载体二氧化铈间的协同效应，在110～410℃的宽温度范围内的NOx转化率达到90％以上，制备方法工艺简便、操作易控、重复性好，具有很大的商业价值，可广泛推广应用于尾气脱硝处理。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，更具体地，涉及一种具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物之一，它会造成酸雨、臭氧层空洞，也是雾霾天气、光化学烟雾的重要成因，严重危害生态环境与人类健康。大气中的NO_x主要由人类活动引起的，按照NO_x产生的源头可以分为固定源(工业炉窑、火力发电厂、焦化厂等排放)和移动源(机动车尾气排放)，无论是固定源还是移动源，选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)是目前最有效、应用范围最广的脱硝技术。SCR脱硝技术一般以NH₃为还原剂，在催化剂的作用下将NO_x还原为N₂。

SCR脱硝活性与所用催化剂的种类密切相关。自1970s起，以TiO₂为载体，V₂O₅为活性组分的钒系催化剂广泛应用于SCR脱硝，这种催化剂一般在300～400℃有较好的脱硝活性。但目前随着国家排放法规的升级，实际的脱硝应用中需要进一步提高催化剂的低温脱硝活性、拓宽其温度窗口，目前的催化剂大多无法很好的解决上述问题。例如CN104525216A用于宽温度窗口高硫条件下的脱硝催化剂及其制备方法，其以二氧化钛为主要成分，将温度窗口拓宽到了260～420℃，对于更低温度的脱硝处理并不能很好的解决。本领域所期待的是可以研制出一种低温起燃的、具有宽温度窗口的低温脱硝催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有脱硝催化剂不能适应低温脱硝且脱硝温度窗口过窄的缺陷和不足，提供一种具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂。

本发明的另一目的在于提供一种上述具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂在脱硝催化中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种具有宽温度窗口的铈基SCR脱硝催化剂，所述铈基SCR脱硝催化剂以氧化铈为载体，以钒氧化物和锰氧化物为活性成分，其中锰氧化物的质量百分含量为5～10％，钒氧化物的质量百分含量为1～2％。

本发明的铈基SCR脱硝催化剂利用锰氧化物和钒氧化物对二氧化铈进行改性，其中一方面，锰氧化物具有丰富的价态和良好的低温还原性，通过掺入锰氧化物来促进NO活化为NO₂*中间态，可提高SCR的反应速率、降低起燃温度；另一方面，钒氧化物同样具有多种可变价态，并在中温区域表现出较高的脱硝活性和选择性。

本发明的钒、锰氧化物改性铈基催化剂以具有良好结构稳定性和抗硫性的二氧化铈为载体，利用活性组分锰氧化物与钒氧化物间的协同效应，制备得到的催化剂具有更高的脱硝活性，更宽的温度窗口，在110～410℃的宽温度范围内的NO_x转化率达到90％以上，可广泛推广应用于固定源和移动源的NH₃-SCR脱硝处理。

优选地，其中锰氧化物的质量百分含量为5～8％，钒氧化物的质量百分含量为1％。

更优选地，其中锰氧化物的质量百分含量为8％，钒氧化物的质量百分含量为1％。