[发明专利]一种超长二氧化铈纳米棒负载氧化锰低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超长二氧化铈纳米棒负载氧化锰低温抗硫脱硝催化剂及其制备方法。本其创新性地提出了动态水热合成的方法，在较低温度下合成了长度为1um的超长二氧化铈(CeO₂)纳米棒；超长CeO₂纳米棒与普通CeO₂纳米棒(长度约100‑300nm)相比较，四价的铈离子(Ce⁴⁺)的浓度更高，有利于SCR反应的进行。在此基础上，利用湿法研磨的方式，将氧化锰(MnO_x)负载于超长二氧化铈纳米棒上，高浓度的Ce⁴⁺与锰离子相互协同作用，进一步提高催化剂的低温SCR性能。本发明提出的动态水热法合成的超长CeO₂纳米棒比普通CeO₂纳米棒具有更多优点，负载MnO_x后不仅有优异的低温(100‑300℃)脱硝活性、抗硫性能和抗水性能，同时催化剂所采用的材料均为环境友好型材料，对环境污染小，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明属于环保技术和脱硝催化领域，具体涉及一种超长二氧化铈纳米棒负载氧化锰低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

我国当前面临着以雾霾为代表的严重大气污染问题。在形成雾霾的众多前体物中，氮氧化物(NO_x)是重要一种。NO_x的大量排放不仅会带来酸雨、臭氧层破坏等问题，还容易与大气中的NH₃、SO₂及烃类化合物经过复杂的化学反应形成二次颗粒物，给人类健康和生态环境带来极大危害。因此，对NO_x的治理已成为我国经济社会可持续发展的一项迫切任务。

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术是目前国内外公认的最有效的烟气脱硝技术，其中以NH₃为还原剂的SCR技术(NH₃-SCR)是固定源烟气脱硝的主流技术。目前商业上应用成熟的NH₃-SCR催化剂是运行在中温条件下(280-420℃)的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。然而，目前的小型工业锅炉或窑炉通常缺乏智能化的运行管理，运行工况变化频繁，排烟条件不稳定，温度波动较大，加之余热利用、场地限制等因素，通常其排出的烟气温度较低，在120-300℃之间，不能满足商业V₂O₅-WO₃/TiO₂体系催化剂的应用要求。

因此，根据实际的脱硝技术应用需求，进一步降低脱硝催化剂的使用温度，开发设计具有抗硫中毒、水中毒的新型低温脱硝催化剂，对我国的烟气脱硝工作开展具有非常重大的意义。低温脱硝催化剂不仅具有更好的环境适用性，还能够降低使用能耗，节约成本。综上所述，开发一种新型低温脱硝催化剂，将完全迎合目前低温烟气脱硝行业的市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于低温烟气温度范围为100-300℃的抗硫、抗水中毒的NH₃-SCR脱硝催化剂及其制备工艺。目前，有人以CeO₂作为载体负载氧化锰作为催化剂用于脱硝催化剂，然而，经过本公开发明人研究发现，这种锰铈脱硝催化剂中Ce⁴⁺离子的含量影响催化剂的脱硝性能和稳定性。为了解决现有锰铈脱硝催化剂技术的不足，本发明创新性的通过动态水热法合成含有高浓度Ce⁴⁺的超长CeO₂纳米棒为载体，通过添加MnO_x及优化制备工艺等方法来提高催化剂的低温脱硝活性和稳定性。

本发明采用以下技术方案实现：

一种超长二氧化铈纳米棒负载氧化锰低温脱硝催化剂的制备方法，所述超长CeO₂纳米棒的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)首先配制浓度为5-15mol/L的氢氧化钠溶液，将混合溶液置于磁力搅拌器上进行搅拌；