[发明专利]一种用于低温SCR脱硝的氧化钒改性锰基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于低温SCR脱硝的氧化钒改性锰基催化剂及其制备方法和应用。氧化钒改性锰基催化剂的制备方法包括如下步骤：将碳酸锰于300～400℃下煅烧得到介孔球形二氧化锰，将偏钒酸铵溶解于草酸溶液中，加入介孔球形二氧化锰，混合均匀，干燥，于300～400℃下煅烧后得到氧化钒改性锰基催化剂。本发明的制备方法工艺简单，控制方便，产量大，易于工业化推广应用，采用具有较强结构稳定性和较大比表面积的介孔球形二氧化锰为载体，在其上负载氧化钒，两者的协同效应使得该氧化钒改性锰基催化剂具有更为优异的低温活性和更宽的温度窗口，在80℃转化率达到50％，且在110～385℃范围内转化率维持在90％以上。

技术领域

本发明涉及材料合成技术领域，更具体地，涉及一种用于低温SCR脱硝的氧化钒改性锰基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是最主要的大气污染物之一，主要来源于煤、化石燃料的燃烧以及机动车尾气排放，NO_x是雾霾的成因之一，也会造成酸雨、臭氧层空洞、光化学烟雾等，严重危害人体健康和生态环境。选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)是消除NO_x的最有效、应用最广泛的技术之一，该技术是在还原剂(一般为NH₃)和催化剂的作用下，还原NO_x为N₂并产生H₂O。市场上常见的钒系催化剂一般在300～400℃拥有较好的脱硝活性，然而小于200℃的NO转化率普遍不高，不能适用于低温排放的工作环境。而工业锅炉、垃圾焚烧和工业窑炉等非电力行业都会排放大量的NO_x，且烟气温度集中在300℃以下。此外，在交通运输业，2019年起全国各大城市将陆续实施机动车国六标准。国六标准对机动车冷启动阶段的NO_x排放量有了更为严格的要求。

在众多催化材料中，二氧化锰具有良好的低温氧化还原能力，在低温SCR反应中表现出优异的脱硝活性，而较窄的温度窗口和结构不稳定性限制了它的应用。因此，研究以锰基材料为代表的低温SCR脱硝催化剂符合时代发展需求，且具有十分重要的现实意义。CN107952449A公开了低温协同脱硝脱二噁英脱汞蜂窝状催化剂，以偏钛酸、硫酸化坡缕石为载体，以铜氧化物、锰氧化物、钒氧化物为活性组分，以稀土金属氧化物为活性助剂，其虽然可以实现较好的协同脱硝脱二噁英脱汞效果，其催化能力主要依赖于载体硫酸化坡缕石吸附氮氧化合物、二噁英和汞，利用其酸化减缓对催化剂的破坏，制备方法复杂，煅烧温度较高。

本领域所期待的是提供一种制备工艺简单，易于工业化推广的应用于低温SCR脱硝的高效催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有低温脱硝催化剂制备工艺复杂，不易于工业化推广应用的缺陷和不足，提供一种用于低温SCR脱硝的氧化钒改性锰基催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备得到的氧化钒改性锰基催化剂。

本发明的又一目的在于提供一种上述氧化钒改性锰基催化剂在脱硝处理中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种用于低温SCR脱硝的氧化钒改性锰基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.制备介孔球形二氧化锰：将碳酸锰于300～400℃下煅烧得到介孔球形二氧化锰；

S2.制备氧化钒改性锰基催化剂：将偏钒酸铵溶解于草酸溶液中，加入S1中的介孔球形二氧化锰，混合均匀，干燥，于300～400℃下煅烧后得到氧化钒改性锰基催化剂。

其中，本发明的碳酸锰可以为现有碳酸锰，也可以通过如下方法制备得到：

以醇/水混合溶液为溶剂，向其中加入氯化锰和过量碳酸氢铵，静置反应一段时间，过滤，洗涤，干燥后得到碳酸锰。