[发明专利]Li-Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了Li‑Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂是将Li⁺掺杂至单锰金属氧化物催化剂MnO_x中；以金属离子总摩尔含量为基准，催化剂中活性组分，Li⁺的掺杂摩尔含量为金属总摩尔含量的11‑35％；MnO_x为Mn₂O₃、Mn₃O₄和Mn₅O₈。该催化剂用于烟气脱硝。与商业催化剂WO₃‑V₂O₅/TiO₂相比，本发明在低温条件下具有较高活性，与单一组分的Mn基金属氧化物低温催化剂相比，本发明利用了锂锰两种金属元素之间的协同作用，有效地提高了催化活性和N₂选择性。

技术领域

本发明涉及SCR(选择性催化还原)烟气脱硝技术，特别是涉及一种用NH₃作还原剂的低温SCR脱硝的催化剂及其制备方法和应用，属于大气净化技术和环保催化材料领域。

背景技术

氮氧化物NO_x(包含NO、NO₂、N₂O等)是一种主要的大气污染物，其导致了一系列的环境问题，包括酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞等。此外，氮氧化物排放加速了二次气溶胶的形成以及细颗粒物的形成，对人体健康有极大的危害。

NO_x的主要来源是机动车排放和燃煤电厂、工业锅炉等。目前，燃烧化石燃料的机动车排放的NO_x已有汽车尾气催化净化器加以控制，但是燃煤电厂和工业锅炉排放烟气中的NO_x基本未经处理直接排放至大气。控制燃煤电厂和工业锅炉排放烟气中的NO_x是解决氮氧化物问题的关键之一。

工业上，除NO_x外烟气中还含有一定含量的二氧化硫、水蒸气和细尘，即使在脱硫和静电除尘后也是如此。目前，由WO₃或MoO₃修饰的TiO₂负载的V₂O₅是工业上普遍使用的SCR催化剂。该催化剂在这个温度范围内有足够的活性，烟气不需要再热即可获得较好的脱硝效果，但是由于烟气中全部飞灰和SO₂均通过脱氮催化剂反应器，容易引起催化剂中毒、污染、磨损以及堵塞，从而影响催化剂的寿命。低含尘烟气段布置可使烟气经过电除尘后再进入脱氮反应器，避免了飞灰污染、磨损催化剂，但SO₂易在催化剂表面形成硫酸盐，发生堵塞失活等问题，而更大的问题是普通的静电除尘器无法在300-400℃高温下正常工作。现有两种方法可以解决这些问题。一种是在微粒收集器和脱硫装置的下方安装催化剂，这需要额外的热源来加热烟气。第二是开发新型低温催化剂，适用250℃或更低的温度。本发明采用的就是第二种解决方案，其对解决实际问题有重要意义。

单一组分的锰金属氧化物MnO_x虽是低温催化剂，但其存在N₂选择性差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明首要目的是提供了一种具有好的低温脱硝效率，减少出现因高温条件下颗粒在催化剂表面堆积和硫化学中毒而失活的问题，催化能力和N₂选择性明显增强的Li-Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂及其制备方法。

本发明另一目的是提供所述的Li-Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂在烟气脱硝中的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：