[发明专利]一种烟气低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种以硅胶为载体的纳米Mn基催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物之一，不仅对人体健康产生危害，而且是臭氧，细粒子和酸沉降等二次污染的重要前体物，因此有效地控制NOx排放是当务之急。在各种解决NOx排放的技术中，NH₃选择性催化还原NOx（NH₃-SCR）是目前国际上有效，应用最广的烟气脱硝技术。NH₃-SCR技术的核心是催化剂，目前商用的催化剂是WO₃或MoO₃改性的V₂O₅/TiO₂（锐钛矿）催化剂（V₂O₅质量分数一般小于1%），这些催化剂在相对高的工作温度（300 - 400 °C）下是非常有效的，然而在低于200 °C的温度下催化活性在工业实际中，为保持较高的反应温度，须将NH₃-SCR装置置于脱硫和静电除尘装置前，以满足催化剂工作需要的温度。这样就产生了催化剂容易失活，以及还原剂NH₃的直接氧化导致NH₃-SCR效率降低的问题。采用低温NH₃-SCR技术是解决上述问题的方法之一。

近年来科学家已经在这类催化剂的研发上做了大量的探索，其中包括贵金属（Pt, Pd和Ag等）和过渡金属（Mn, Fe, V, Cr, Cu和Co等）氧化物两大类催化剂。贵金属催化剂在低温下具有良好的催化活性，但由于催化剂成本较高，操作温度窗口较窄，催化剂易烧结，稳定性差等缺点，目前对低温NH₃-SCR催化剂的研究主要集中于过渡金属氧化物催化剂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种烟气低温脱硝催化剂及其制备方法。

一种烟气低温脱硝催化剂，以锰的氧化物为活性组分，二氧化硅为载体。

所述的烟气低温脱硝催化剂的制备方法，步骤如下：

1、配制水的体积分率为0.1% - 20%低级醇溶液，搅拌下每100 mL低级醇溶液依次加入0.1 - 25 g的SiO₂，充分混合均匀；

2、分别配制溶液和浓度为1 - 300 g/L的无机碱或有机酸的醇溶液，浓度为1 - 300 g/L的Mn盐的醇溶液，搅拌条件下滴加至步骤1)得到的反应体系中，反应10 min -10 hr，反应温度为 -5 oC - 70 °C，过滤，干燥，焙烧后得到催化剂。

所述的低级醇是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其醇类的同分异构体中的一种或多种。

所述的无机碱是NaOH或KOH，有机酸是柠檬酸或草酸或水杨酸。

所述的Mn盐是醋酸锰，硝酸锰或氯化锰。

所述的Mn与SiO₂的摩尔比为0.05-1.0。

所述的焙烧的温度为300-700 °C。

本发明的有益效果：

本发明制备的催化剂具有高比表面积和分散性，而且稳定性好，抗烧结能力强，应用于烟气脱硝中，具有良好的低温活性。

附图说明

图1是本发明方法制得的催化剂的X射线衍射图谱；

图2是本发明方法制得的催化剂的透射电镜图；

图3是本发明方法制得的催化剂的低温SCR催化活性图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

取1g SiO₂（比表面约为200 m²/g）分散于200 mL无水乙醇中，加入2 mL去离子水。向体系中滴加4.6667 g/L的柠檬酸乙醇溶液50 mL，在30 °C温度下搅拌吸附3 h。然后向体系中滴加浓度为8.1667 g/L的醋酸锰乙醇溶液50 mL，在30 °C温度下反应3 h。经充分反应后得催化剂前体物，再经抽滤干燥后将样品放在马弗炉中400 °C焙烧5 h得到催化剂。XRD分析表明该催化剂中负载的MnOx以Mn₃O₄的形式存在（如图1所示），TEM测试结果表明该方法制备的催化剂分散性良好（如图2所示），将该催化剂应用于烟气脱硝中， NO的转化率在180 °C可以达到80%，在200 °C可以达到90%以上（催化活性图如图3所示）。

实施例2