[发明专利]一种低温锰基复合金属氧化物脱硝催化剂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温锰基复合金属氧化物脱硝催化剂的合成方法，属于材料科学领域，尤其涉及催化材料制备技术领域。

背景技术

氮氧化物是一种危害极大的大气污染物，可以引发光化学烟雾、酸雨、温室效应等。对于固定源排放的氮氧化物，其有效的脱除方法之一就是用氨做还原剂，选择性还原氮氧化物生成无害的氮气和水，称为NH₃-SCR反应，反应方程式如下：

  目前用于催化NH₃-SCR反应的已商业化的催化剂为V₂O₅/TiO₂，但它需要在300^oC~400^oC较高温度范围内才对该反应有催化效果。所以在实际应用中，只能将其放置在烟气脱硫装置及电除尘装置的上游，这就使催化剂暴露在高含硫高含尘的烟气中，对催化剂损害较大。因此，亟待开发在较低温度下具有高催化活性的NH₃-SCR反应催化剂，使其可以放置在烟气脱硫装置及电除尘装置的下游，延长催化剂的寿命。

  由于锰氧化物具有多种可变价态，可以很容易地通过被还原及被氧化来完成催化循环，所以其在低温NH₃-SCR反应中表现出良好的催化活性。目前常用的锰基低温脱硝催化剂多为以锰氧化物为活性相的负载型催化剂，如MnO_x/TiO₂[R.T. Yang, et al. Appl. Catal. B 2003 ,44, 217]、MnO_x/USY[R.T. Yang, et al.Catal. Lett. 2003, 87, 67]等。将锰氧化物负载在载体上可以提高锰氧化物的分散度，从而提高其催化脱硝活性。

  文献中国专利CN1413765A提供一种氨选择性还原氮氧化物的催化剂，以重量百分比包含60%~95%的氧化铝载体和载于其上的以金属计0.5%~30%铜的氧化物和以金属计0.1%~10%锰的氧化物。该催化剂在NO——1008ppm，NH₃——1015ppm，O₂——4%，气体空速10000小时^-1，反应温度150^oC~350^oC的条件下能显现高的活性和选择性，好的稳定性。

  文献中国专利CN103143346A公开了一种具有抗硫性的低温SCR脱硝催化剂及其制备方法。其中催化剂是以凹凸棒石为催化剂载体，在所述催化剂载体上负载活性组分氧化锰及助剂K、Mg或Ce的氧化物。该发明催化剂在烟气含有SO₂（体积浓度为0-800ppm）的工况下具有更高的SCR脱硝活性和稳定性，有效提高了100^oC~200^oC温度窗口内催化剂抗SO₂毒化的能力。

  文献中国专利CN102553572A提供了一种宽活性温度窗口的SCR催化剂，用于固定源和移动源脱硝。该催化剂以锐钛矿型二氧化态为载体，氧化铈和氧化物为活性组分，在200^oC~500^oC范围内，氮氧化物的脱除率达到90%以上，可用于如柴油车尾气NO_x处理以及固定源燃煤电厂的脱硝装置。

除了将锰氧化物负载在载体上来提高其催化脱硝活性外，研究表明[A.P. Alivisatos, et al. Nano Lett. 2006, 6, 2701]在合成晶体的同时促使其发生晶体分裂，分裂后的晶体比表面积会增加。这为获得高比表面积的催化剂提供了一种合成途径。