[发明专利]一种TiO2(A‑B)负载MnCe的臭氧氧化脱硝催化剂及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化臭氧化脱硝催化剂的制备及应用，适用于中低温烟气脱硝。

背景技术

NO_X的排放会引起酸雨，光化学烟雾等环境危害，因此，NO_X脱除已成为人们研究的热点。目前，控制NO_X的方法可分为燃料脱氮技术、燃烧中脱氮技术和燃烧后脱氮技术三种途径。目前燃料脱氮技术还没有得到很好的开发，NO_X控制技术主要分为燃烧中氮氧化物减排技术和燃烧后氮氧化物控制技术两类，后者也可称为烟气脱硝技术。燃烧中氮氧化物减排技术主要采用低氮燃烧技术减少NO_X的生成，其中包括空气分级以及燃料分级燃烧技术、高级再燃技术、烟气再循环和低过量空气燃烧技术等。燃烧中NO_X减排技术比较经济，是目前控制NO_X排放的主要方法。然而随着超低排放标准的实施，仅靠单一燃烧中脱氮技术已经无法取得预期的NO_X排放目标，必须进一步处理烟气，进行烟气净化技术。

目前，选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)是最主要的烟气脱硝技术，原理是利用催化剂作用，NH₃作还原剂，还原烟气中的氮氧化物为N₂。催化剂是SCR技术的核心，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂作为商业催化剂，因为其较高活性和强抗毒性和热稳定性，在燃煤火电机组烟气脱硝领域取得了广泛的应用。但是，该催化剂活性温度窗口仅介于300～400℃之间。对于一些工业锅炉，如水泥、玻璃、砖窑甚至钢铁厂烧结机，废气温度一般低于200℃。这种情况下，SCR技术很难被应用。因此，近几年关于低温脱硝的新技术越来越引起重视。其中最成功的是O₃氧化结合湿法脱硫(WFGD)工艺，已被成功应用于催化裂解烟气脱硝。因此，本课题组建立一套“催化剂-反应管”分离装置用于催化臭氧化脱硝，并且证明适当的催化剂可利于·OH产生。羟基自由基作氧化剂，其氧化NO和NO₂的速率较O₃选择氧化NO高3个数量级，能够高效迅速地去除NO_X(x＝1，2)的去除。

催化剂是臭氧脱硝技术的核心，催化剂直接决定了自由基的生成效率。目前，臭氧催化剂主要还是关注于水体中有机污染物的去除，而臭氧催化剂用于脱硝很少有人报道。因此，开发高活性的臭氧脱硝催化剂至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低，活性高的的臭氧催化剂的制备方法，并将该催化剂应用于低温脱硝上。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种TiO₂(A-B)负载MnCe催化剂，记为Mn-Ce/TiO₂(A-B)。其中，TiO₂(A-B)表示锐钛矿相(anatase)与TiO₂(B)的混合晶相。以摩尔比计，Mn+Ce]/TiO₂]＝40％～60％；Mn/Ce＝2：(2～4)；载体TiO₂(A-B)用微波法制备，微波功率900W，微波时间3～3.5h。

一种TiO₂(A-B)混合晶相负载MnCe催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)P25在连续不断搅拌下，均匀分散于NaOH溶液中，得悬浊液A；

(2)将悬浊液A放入聚四氟乙烯反应釜，置于微波反应器充分反应，产物用HCl溶液离心多次，直至溶液至pH＝6；干燥并煅烧得到TiO₂(A-B)；

(3)醋酸锰，硝酸铈溶解于水中得溶液B，TiO₂(A-B)粉末浸入溶液B并充分搅拌，于水浴锅中浓缩，干燥并在空气气氛下煅烧，得到MnCe/TiO₂(A-B)。

步骤(1)中，以摩尔计，[P25]/[NaOH]＝1：(40～60)，NaOH溶液浓度为10～15M；搅拌时间为1～1.5h。

步骤(2)中，微波功率为900W，微波时间3～3.5h，HCl溶液浓度0.1M，干燥温度100℃～120℃，干燥时间6～8h；煅烧温度为400℃～600℃，升温速率5℃/min，煅烧时间为3～5h。