[发明专利]具有晶面效应的低温SCR脱硝催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明涉及具有晶面效应的低温SCR脱硝催化剂的制备方法及应用，属于SCR脱硝技术领域。该催化剂以优先暴露{001}晶面的锐钛矿TiO₂{001}为载体，以特定比例的Mn₂O₃、MnO₂及Sm₂O₃为活性组分。其中，Mn/(Mn+Ti)的摩尔百分比为25％～35％，Sm/(Mn+Sm)的摩尔百分比为5％～15％，Mn³⁺/Mn⁴⁺比例为90％～120％。本发明制备的低温SCR脱硝催化剂通过在优先暴露{001}晶面的锐钛矿TiO₂载体上负载特定比例的Mn₂O₃和MnO₂并掺杂适量Sm³⁺，显著提高了催化剂的低温NH₃选择催化还原NO的活性，同时具有较高的稳定性和抗水性。

技术领域

本发明属于SCR脱硝技术领域，具体涉及一种具有晶面效应的低温SCR脱硝催化剂、制备方法及应用。

背景技术

NO_x是引起酸雨、光化学烟雾等环境问题的主要元凶，对环境及人类健康具有严重危害。在众多脱硝技术中，以NH₃作为还原剂的选择性催化还原(Selective CatalyticReduction，SCR)技术因其有脱硝效率高、二次污染小等优点被认为是目前较具前景的烟气脱硝技术。SCR技术的核心在于催化剂，目前，市场应用最广泛的SCR脱硝催化剂为V₂O₅-WO₃/TiO₂，但该催化剂的低温催化活性较差。MnO_x因其具有良好低温脱硝活的特点而在SCR技术研究领域备受关注，但其仍存在着稳定性和抗水性不够理想等问题。向MnO_x中掺杂Sm可促进NO与NH₃的吸附和氧化，可进一步提高其低温催化活性。近年来，研究发现，将活性组分负载于合适的载体上，载体与活性组分间的相互作用可有效提高催化剂的催化性能。锐钛矿TiO₂具有较多的酸性位点，是一种常用的SCR脱硝催化剂载体材料。研究表明锐钛矿TiO₂载体的晶面调控对于负载型MnO_x基催化剂的催化性能具有重要影响。优先暴露{001}晶面的锐钛矿TiO₂{001}表面具有较多的不饱和配位原子，反应活性高，且{001}晶面对表面活性氧物种的形成影响较大，可进一步影响载体与活性物种间的相互作用。因此，以TiO₂{001}作为载体的催化剂常具有较高的催化活性。但迄今为止，以优先暴露{001}晶面的锐钛矿TiO₂{001}为载体，负载MnO_x和SmO_x得到的具有特定Mn物种组成(具有特定Mn³⁺/Mn⁴⁺比例)的新型复合催化材料用于SCR脱硝技术领域的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有晶面效应的低温SCR脱硝催化剂。本发明制备的SCR脱硝催化剂，通过在优先暴露{001}晶面的锐钛矿TiO₂{001}载体上负载特定比例的MnO₂和Mn₂O₃并掺杂适量Sm³⁺，显著提高了催化剂的低温NH₃选择催化还原NO的活性，同时保持较高的稳定性和抗水性，其综合性能较好。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：