[发明专利]一种Mn基凹凸棒石催化剂的制备及表征

说明书

本发明属于烟气脱硝领域，尤其是一种Mn基凹凸棒石催化剂的制备及表征。本发明制备了一种粘土负载Mn氧化物和TiO₂催化剂。该催化剂以MnO_x为活性物质，使用溶胶‑凝胶法制备TiO₂，形成一种粘土负载Mn氧化物和TiO₂催化剂用于脱硝。本发明中由于凹凸棒土的比表面积大，可以均匀的吸附物质，作为载体可以很好的负载金属氧化物，且MnO_x/TiO₂体系活性较高，催化效果也很显著。

技术领域

本发明属于烟气脱硝领域，尤其是一种粘土负载Mn氧化物和TiO₂的脱硝催化剂。

背景技术

如今氮氧化物是人类活动排放到大气环境中的常见污染物之一，其中NO和NO₂所占比例是最大的。其对自然环境，身体健康，工业生产都造成了不可描述的危害，找到一种合适的方法减少氮氧化合物的排放刻不容缓。在烟气脱硝的技术方面，SCR技术是使用最高的烟气处理技术之一。而低温SCR催化剂可以在能耗较低的情况下把催化剂布置在脱硫之后，可以降低能耗，防止催化剂孔道堵塞，提高催化剂寿命。目前，低温SCR催化剂的研究开发主要集中为以下几类：分子筛催化剂、贵金属催化剂、碳材料催化剂、金属氧化物催化剂，在金属氧化物催化剂中，对于Mn系催化剂研究相对较多。由于锰氧化物含有较多的氧化物形态，因此在相互之间转换就可以完成催化的氧化还原过程。在众多的MnO_x中，无定型态的MnO_x被认为在SCR中具有较好的催化活性。大量的研究表明TiO₂作为载体可以与活性物质MnO_x有强烈的相互作用，更有利于活性物质的分散，从而提高低温SCR活性。以MnO_x/TiO₂作为SCR催化剂的体系相比于其他金属元素的催化剂体系，在低温反应过程中具有最高的活性。希望通过此次实验找到合适的制备路径及反应条件使得体系达到最大活性及最高脱硝效率。

发明内容

本发明主要探究粘土负载二氧化钛，锰氧化物催化剂性质，锰氧化物在不同温度煅烧下的晶型，以及粘土在不同条件下的负载情况。因为有研究表明，当锰氧化物的形式主要为二氧化锰存在时，催化脱硝的效果比较显著。所以本实验通过改变不同的条件来考察锰氧化物的不同晶体形式，以及不同条件下粘土催化剂的不同的包覆效果，并且测定不同温度、不同催化剂的组成对酸量和催化剂比表面积的影响。寻找可以使体系达到最大活力的各个条件。

本发明的技术方案为:一种粘土负载Mn氧化物和TiO₂低温脱硝催化剂。以凹凸棒粘土为载体，负载的活性组分为MnO_x和TiO₂。

进一步的，二氧化钛负载在凹凸棒粘土上初始温度为40℃，n(TiCl₄)：n(NaOH)＝1：2.5，m(ATP)：m(TiO₂)＝1：0.2，且当更改载体时，所选的条件下包覆效果同样是不错的。

上述的凹凸棒粘土负载Mn氧化物和TiO₂低温脱硝催化剂其制备方法如下：

(1)量取6.25mL TiCl₄溶液(2.5mol/L)于250mL三颈烧瓶，用26mL 1.5mol/L的NaOH溶液于滴液漏斗中逐滴滴加入烧瓶中，开启搅拌，40℃恒温。

(2)溶液慢慢由无色变为白色浑浊浊液，滴加完毕后，加入156mL凹土浆液，升温至80℃加热2h，趁热抽滤，洗涤至滤液不使AgNO₃溶液形成沉淀，将滤饼放入烧杯中，放入干燥箱80℃干燥至固体，研磨即得催化剂TiO₂/ATP。