[发明专利]一种用于柴油车尾气脱硝的锰氧化物改性钒系催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于柴油车尾气脱硝的锰氧化物改性钒系催化剂及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：将乙酰丙酮锰（III）溶解得到锰前驱体溶液；S2：将钒系催化剂加入至所述锰前驱体溶液中，搅拌，干燥后在空气氛围中焙烧即得到锰氧化物改性钒系催化剂；所述锰氧化物改性钒系催化剂中，锰氧化物的质量分数为0.03~0.08%。本发明提供的制备方法简便、操作易控、重复性好；制备得到的锰氧化物改性钒系催化剂具有更高的脱硝活性，温度窗口拓宽了40℃，在255~465℃的范围内的NOx转化率达到90%以上，可广泛推广应用于柴油车尾气脱硝处理。

技术领域

本发明属于催化材料制备领域，具体涉及一种用于柴油车尾气脱硝的锰氧化物改性钒系催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近些年，随着我国交通运输业的迅速发展，机动车尾气排放造成的大气污染引起国家的高度重视。

相较于汽油车，柴油车采用优化燃烧的技术减少了尾气中一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HCs）的排放，但氮氧化物（NOx）的排放量远高于汽油车。NOx会引发雾霾天气，也会造成光化学烟雾，严重危害人类健康。选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）技术已被证实是最有效的柴油车脱硝技术之一。SCR脱硝技术一般以NH3、烃类等为还原剂，在催化剂的作用下将NOx还原为N2。除了柴油车尾气脱硝领域，这种脱硝技术还广泛用于火电厂、锅炉、焦化厂等。

脱硝效果与所用催化剂的种类密切相关。自1970s起，钒系催化剂开始用于柴油车尾气脱硝。传统的钒系催化剂一般以TiO₂为载体，V₂O₅为活性组分，并以WO₃或MoO₃为催化助剂来增强催化剂的抗烧结能力。这种催化剂一般在300~400℃有较好的脱硝活性，且具有较高的稳定性和低廉的价格，到目前为止仍是工业界应用最广的脱硝催化剂。然而，随着国家排放法规的进一步升级，需要对传统的钒系催化剂进行优化或寻找新的催化材料来进一步满足国家排放要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中传统的钒系催化剂在汽车尾气脱硝处理中无法满足国家排放要求的缺陷和不足，提供一种用于柴油车尾气脱硝的锰氧化物改性钒系催化剂的制备方法。本发明提供的制备方法简便、操作易控、重复性好；制备得到的锰氧化物改性钒系催化剂具有更高的脱硝活性，温度窗口拓宽了40℃，在255~465℃的范围内的NOx转化率达到90%以上，可广泛推广应用于柴油车尾气脱硝处理。

本发明的另一目的在于提供一种锰氧化物改性钒系催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述锰氧化物改性钒系催化剂在柴油车尾气脱硝中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于柴油车尾气脱硝的锰氧化物改性钒系催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将乙酰丙酮锰（III）溶解得到锰前驱体溶液；

S2：将钒系催化剂加入至所述锰前驱体溶液中，搅拌，干燥后在空气氛围中焙烧即得到锰氧化物改性钒系催化剂；所述锰氧化物改性钒系催化剂中，锰氧化物的质量分数为0.03~0.08%。

本发明的发明人经过研究发现，对钒系催化剂进行改性时，一方面，通过掺入氧化物来提高钒系催化剂的低温脱硝活性和工作窗口是最为直接、有效的；另一方面，锰氧化物具有丰富的价态和良好的低温还原性，可促进NO氧化为NO₂，提高SCR的反应速率，适宜作为改性材料。

本发明提供的制备方法通过在常规的钒系催化剂中负载低浓度锰氧化物来进行改性，得到的锰氧化物改性钒系催化剂具有更高的脱硝活性，温度窗口拓宽了40℃，在255~465℃的范围内的NOx转化率达到90%以上，可广泛推广应用于柴油车尾气脱硝处理。