[发明专利]一种高效烟气脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种烟气脱硝催化剂，利用常压加热条件下制备得到薄片状的B掺杂FeMnO₃，纳米晶型ZnMn₂O₄均匀分散于纳米片上，具有较高的比表面积，利于NOx在材料表面的吸附，B元素掺杂不仅影响材料形貌，同时有利于材料电子的传递，原材料简单，制备工艺简单，成本低廉，在燃煤电厂烟气脱硝、汽车尾气处理有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于烟气脱硝领域，尤其是一种烟气脱硝催化剂。

背景技术

近年来，随着汽车保有量的持续增加以及化石能源的燃烧，氮氧化物的排放量逐年递增。氮氧化物的排放对大气环境造成破坏，引发臭氧层空洞，酸雨和光化学烟雾等，严重威胁着人类身心健康。选择性催化还原法是利用催化剂在一定温度下将烟气中的含氮氧化物选择性还原为氮气，目前已经成为重要的脱硝技术之一，越来越受到研究者的关注。

专利文献CN105618032A公开了一种负载型锰基低温脱硝催化剂及其制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：1)将铈盐或铁盐或钴盐和锰盐溶于水中形成金属盐溶液，将非离子表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂加入到金属盐溶液中，搅拌至澄清，得到微乳液；所述的水、非离子表面活性剂、助表面活性剂和有机溶剂的摩尔比例为1：0.03～0.6：0.1～1.2：1～5；2)将钛溶胶加入到所述的微乳液中，搅拌，然后用pH调节剂调节其pH值为8～11，加热，得到干凝胶；3)将所述的干凝胶研磨、煅烧，得到脱硝催化剂。专利文献CN112844404A公开了以TiO₂纳米管为载体，并负载MnO_x、CeO₂、Fe₂O₃，以质量百分比计，各组分的质量含量为：MnO_x：3.0-15％，CeO₂：2.0-12％，Fe₂O₃：3.0-15％，TiO₂纳米管：58-90％。专利文献CN104525211A公开了TiO₂-CuO/CeO₂负载型催化剂的方法，它是将一定量的钛酸丁酯和硝酸铜在冰水浴中混合均匀，然后加入一定量的CeO2继续搅拌得到悬浊液，最后经过油浴蒸干、干燥、焙烧制得TiO₂-CuO/CeO₂催化剂。但是，目前的脱硝催化剂整体脱硝性能不佳，难以满足工业化需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效廉价且具有优异脱硝性能的薄片催化剂及其制备方法。

一种高效的烟气脱硝催化材料，其特征在于，采用如下工艺制备：在100mL的去离子水中加入(2-8)mmol硝酸铁、(2-8)mmol硝酸锰以及(0.2-1)mmol的硼酸，搅拌10-20min混合均匀，随后加入10-20ml乙二醇的作为助溶剂以及30-80mg的聚乙二醇，将反应前驱体溶液加热回流，加热回流的温度为80-100℃，反应时间为4-5h，反应结束后自然冷却至室温，把将产物进行离心，并用乙醇和去离子水清洗三次，干燥；将得到的产物于400-500摄氏度条件下热处理2-3h，从而得到薄片结构的B掺杂FeMnO₃；

(2)将薄片状的FeMnO₃溶于100ml去离子水中，随后加入(0.5-1)mmol硝酸锰、(0.25-0.5)mmol硝酸锌和(0.5-1)mmol四丁基溴化铵，采用氨水调控pH为9-10，将混合液转入高压反应釜中，水热反应，将产物离心分离，并用去离子水和乙醇洗涤3次，于400-500摄氏度条件下热处理2-3h，得到薄片FeMnO₃负载纳米晶型ZnMn₂O₄的复合材料。

优选的，水热反应温度为120-160摄氏度；

优选的，薄片结构的FeMnO₃尺寸为2-3微米。

本发明有益的技术效果：