[发明专利]Mn-Ti氧化物体系低温选择性催化还原催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于物理化学领域，具体涉及一种Mn-Ti氧化物体系低温选择性催化还原催化剂的制备方法。

背景技术

固定源的氮氧化物（NO_x）的处理方法很多，选择性催化还原（SCR）法因其效率和性价比较高，成为火电厂烟气脱硝的主流技术。但目前使用的选择性催化还原NO_x的V-W-Ti系列催化剂所需反应温度较高，一般要求控制在573~673K。为避免重复加热烟气，则须将SCR装置置于脱硫除尘之前，但这样，烟气中的SO₂和粉尘会产生不同程度的催化剂失活现象，缩短催化剂的寿命；将SCR装置置于脱硫除尘装置之后虽可延长催化剂寿命，但由于脱硫除尘后烟气温度一般都低于433K，又须对烟气重复加热，大大增加脱硝成本；并且，将SCR装置安装在已投用的锅炉上，还必须对除尘器和脱硫装置等设备进行较大的改造，大幅增加投资费用；因此，开发一种低温（≤423K）选择性催化还原催化剂（亦可称低温SCR催化剂）十分必要。

根据国外报导证实MnO_x在NO+NH₃反应系统有较高活性（参考F. Kapteijn, etc., Activity and selectivity of pure manganese oxides in the selective catalytic reduction of nitric oxide with ammonia, Appl. Catal. B, 1994, 3: 173-189），MnO_x由于含有大量游离的O，使其在催化过程中能够完成良好的催化循环，因此在低温催化中表现出较好的活性（参考T.S. Park, etc., Selective catalytic reduction of nitrogen oxides with NH₃ over natural manganese ore at low temperature, Ind. Eng. Chem. Res., 2001, 40: 4491-4495）。而TiO₂能够降低硫酸盐类在其表面的稳定性，增加抗SO₂性能。将二者结合开发的低温SCR催化剂具有良好的应用前景。本发明将介绍一种应用于低温选择性催化还原NO_x（亦可称低温SCR脱硝反应）的Mn-Ti二元氧化物系列催化剂的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有技术的不足，提供一种Mn-Ti氧化物体系低温选择性催化还原催化剂的制备方法，该催化剂特别适用于低温SCR脱硝反应中。

为实现上述目的，本发明的Mn-Ti氧化物体系低温选择性催化还原催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1) 于搅拌条件下，将钛酸正丁酯加入到丙烯酸中混匀，然后加入硝酸锰和溶剂，搅拌形成均相溶液；所述钛酸正丁酯和硝酸锰的摩尔比为10:1~10:6，且钛酸正丁酯和硝酸锰的总和与丙烯酸的摩尔比为1:5~1:1；

(2) 将步骤（1）的均相溶液通氮除氧，加入引发剂，然后于60~100℃引发聚合得到固体聚丙烯酸盐；

(3) 将步骤（2）得到的固体聚丙烯酸盐干燥得到聚合物前驱体；

(4) 将步骤（3）的聚合物前驱体在空气气氛下热解后，研磨得到Mn-Ti氧化物粉体。

按上述方案，所述步骤（1）中，溶剂为水、乙醇和异丙醇中的一种或几种。

按上述方案，所述步骤（2）中，引发剂为(NH₄)₂S₂O₈。 

按上述方案，所述步骤（3）中，干燥温度为150~300℃，干燥时间为12~36h。

按上述方案，所述步骤（4）中，热解温度为600~950℃，热解时间为4~12小时。

该方法将丙烯酸单体和钛酸正丁酯混匀，然后加入硝酸锰及溶剂形成均相溶液，再加入引发剂，使单体发生化学交联反应，形成聚合物网络结构，并且钛离子及锰离子与羟酸根发生键合反应，从而固定于聚合物网络结构中，最后经烘干得到聚合物前驱体。该聚合物前驱体经过热解、研磨即可得到粒度分布均匀的Mn-Ti氧化物纳米粉体。本发明方法，操作易于控制，便于实施，制备的聚合物前驱体中的金属离子可以达到离子级的均匀混合，稳定性高，进一步地用该聚合物前驱体烧结制备的Mn-Ti氧化物粉体粒径可以达到纳米级且分布范围较窄，可为低温烟气SCR脱硝反应提供优良的催化剂材料，具有较好的应用前景。