[发明专利]高效多元Ce-Mn-Ti-Sn低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种高效多元Ce‑Mn‑Ti‑Sn低温脱硝催化剂及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：1)将含有Ce、Mn、Ti、Sn元素的化合物溶解于适量水中，制得混合液，备用；2)将步骤1)制得的混合液加入过量的浓氨水中，反应制得悬浮液；3)将步骤2)制得的悬浮液固液分离，将所得固体后处理得到所述高效多元Ce‑Mn‑Ti‑Sn低温脱硝催化剂成品。本发明制得的催化剂对生成N₂O的抑制效果明显，脱硝性能显著提升，所需原材料廉价易得，制备方法简单，流程清晰，操作安全。

技术领域

本发明涉及大气污染控制领域，特别是涉及一种高效多元Ce-Mn-Ti-Sn低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

来源于固定源(如燃煤电厂)和移动源(如汽车尾气)排放的氮氧化物(NO_x)作为大气主要污染物之一，主要包括NO和NO₂，其会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏、水体富营养化、雾霾等环境问题及对气候变化和人体健康造成一定的影响。随着氮氧化物排放总量的增加，氮氧化物的排放限值也日趋严格，2011年环保部公布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)规定了燃煤电厂氮氧化物的排放标准为100mg/m³，在2015年制定的超低排放标准中，我国燃煤电站的氮氧化物排放限值达到了历史新低为50mg/m³。氨-选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction of NO_x by NH₃，简称NH₃-SCR)作为目前效率最高、最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，已成为我国烟气脱硝的首选技术。

目前商业化应用较成熟的V₂O₅-WO₃/TiO₂体系脱硝催化剂为满足高温运行条件(300～400℃)，脱硝装置置于脱硫、除尘装置之前，催化剂长时间暴露在烟气组分复杂(碱金属、碱土金属、磷、砷、重金属、高SO₂)的运行环境中，造成催化剂堵塞或中毒，引起催化剂失活，从而影响脱硝效率和脱硝成本。若将脱硝置于除尘、脱硫之后，烟气温度通常较低，难以满足其高温运行温度，需要二次加热增加能耗。此外，该体系催化剂具有高温易生成副产物N₂O、含有具有生物毒性的活性组分V₂O₅(高温运行条件下容易发生升华或脱落，对生态环境和人体健康具有潜在的危害)等缺点，研发高效低温(150～300℃)非钒基NH₃-SCR催化剂可解决现有高温催化剂的技术瓶颈和自身限制，对脱硝行业意义重大。

CeO₂-MnO_x系列催化剂是目前研究较多、效果较好的一种低温脱硝催化剂。但该体系催化剂在低温NH₃-SCR系统运行过程中大量副产物N₂O的生成、抗水抗硫性能差成为阻碍该系列催化剂工业化应用的主要原因。

N₂O是低温脱硝过程中的关键副产物，同时也是一种重要的大气污染物。NH₃-SCR脱硝的目的是在催化剂作用下以NH₃为还原剂将有毒气体NO_x还原为无毒无害的N₂。如果在反应过程中产生大量的N₂O，则表明该催化剂性能并不优异。近年来的研究结果显示，如何有效抑制N₂O的大量生成是低温脱硝面临的瓶颈问题。

因此，通过对CeO₂-MnO_x催化剂进行改性，提高其催化活性、抗水抗硫性能并降低其N₂O生成量具有重要的现实意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效多元Ce-Mn-Ti-Sn低温脱硝催化剂，用于解决现有技术中难以在低温环境下工作，容易产生有毒有害的副产物、易污染环境、脱硝性能欠佳等问题。