[发明专利]一种锰钨钛硅脱硝催化剂及其制备与应用

说明书

技术领域：

本发明属于环境催化烟气脱硝技术领域，涉及一种以钛硅复合氧化物为载体的锰钨基脱硝催化剂及其制备与应用。

背景说明：

氮氧化物是危害大气的主要污染物之一，而其中对大气影响最大的是NO和NO₂。空气中的NO_x污染物主要来源于工业上化石燃料的燃烧和道路上机动车尾气的排放。目前，NH₃-SCR作为一种有效脱除NO_x的技术，已经广泛的应用于控制氮氧化物的排放。NH₃-SCR催化剂主要分为贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和分子筛催化剂。其中，以V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂为代表的钒基金属氧化物催化剂在300-400℃温度窗口中有良好的催化活性与抗硫抗水性能，在工业上应用最为广泛。但该催化剂仍然存在一些问题，虽然该催化剂对SO₂中毒的敏感性较小，但高浓度的SO₂还是会对催化剂和管路造成影响，这使得催化剂通常放在静电除尘装置和脱硫装置的下方。然而，这时烟道气的温度会下降，商业钒基催化剂已经行不通了。因此，需要寻找一种高活性、高选择性和高抗硫抗水的低温NH₃-SCR催化剂。目前，国内外研究者们着力开发一系列低温环境友好型NH₃-SCR催化剂，如MnO₂/TiO₂、CeO₂/TiO₂、CuO/TiO₂、FeO_x/TiO₂、C基催化剂等等。

Mn基催化剂显示出优良的低温活性，近年来国内外学者对Mn基催化剂做了大量的研究。Mn负载在TiO₂上，在130℃可以达到90％以上的转化率。其活性与Mn元素的价态、晶相、形态等因素有关。Mn基氧化物由于不同的价态而表现出不同的催化活性，催化剂的活性随着Mn价态的提升而提升，但选择性却随着Mn价态的提升而降低。钨氧化物作为助剂添加在Mn基催化剂上，能有效的提升催化剂的热稳定性与N₂选择性。

在工业运用中，脱硫装置后的烟气中仍含有一定量的SO₂，会对催化剂造成影响，甚至失活。目前使用的Mn基催化剂，虽然在低温有良好的活性，但抗硫抗水性能较差。因此对锰基催化剂进行改进，提升锰基催化剂的抗硫抗水性能在实际应用中有非常重要的意义。

发明内容：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种以钛硅复合氧化物为载体的锰钨基脱硝催化剂，以过渡金属氧化物MnWO_x为活性组分，TiO₂-SiO₂复合氧化物为载体。具有高活性、高选择性和抗硫抗水性能的特点。

为达到上述目的，本发明所述的催化剂为MnWOx/TiO₂-SiO₂，选取了具有良好低温活性的Mn_aWO_x为催化剂活性组分，以TiO₂-SiO₂复合氧化物为载体，所述的活性组分MnWOx的质量占催化剂总质量的5-30％，所述的载体TiO₂-SiO₂复合氧化物的质量占催化剂总质量的70-95％，所述的载体中SiO₂的质量占载体总质量的1-50％。

本发明还提供了上述催化剂的制备方法，具体按照如下步骤进行:

第一步，在无水乙醇A中加入正硅酸乙酯、少量蒸馏水，滴加盐酸调节pH＝2,搅拌得到溶液A；

第二步，在无水乙醇B中加入冰醋酸和蒸馏水，滴加盐酸调节pH≤3得到溶液B，将所述的溶液B加入到上一步所得的溶液A中得到溶液C；所述的冰醋酸与钛酸四丁酯的物质的量之比为0.2-0.4:1；

第三步，在无水乙醇C中加入钛酸四丁酯得到钛酸四丁酯溶液，并缓慢滴入所述的溶液C，常温搅拌反应得到产物D，所述的钛酸四丁酯的加入量与所述的溶液C中正硅酸乙酯的质量之比为1.6-162:1；