[发明专利]铈掺杂改性的镧锰复合氧化物SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铈掺杂改性的镧锰复合氧化物SCR脱硝催化剂，为通过一步合成的用Ce对La‑Mn复合氧化物中的La位或Mn位掺杂改性的具有钙钛矿结构的低温SCR脱硝催化剂，对La位掺杂Ce的摩尔量和La的摩尔量之和与Mn的摩尔量之比为1:1，或对Mn位掺杂Ce的摩尔量和Mn的摩尔量之和与La的摩尔量之比为1:1，采用溶胶凝胶法一步合成制取，其具有多孔结构，SCR脱硝活性温度窗口宽，对La位掺杂Ce的最佳摩尔量催化剂，可在120‑300℃宽温度窗口中保持优异的SCR脱硝活性，氮氧化物去除率达87％以上，在80℃时氮氧化物去除率可达70％，140‑260℃维持100％的氮氧化物去除率，且制备工艺简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及大气污染控制中氮氧化物去除技术领域，特别涉及一种低温SCR脱硝催化剂及制备方法。

背景技术

从固定源和移动源排放的氮氧化物(NOx)不仅会造成雾霾、酸雨和光化学烟雾等环境问题，还严重威胁人类的健康。因此，如何有效控制NOx的排放并实现对大气中NOx的治理已成为当今环保领域的研究热点。

目前，工业上广泛用于固定源脱硝的NH₃-SCR催化剂为V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，其在中高温段(350-400℃)具有良好的NO净化效率。此钒基催化剂脱硝温度较高(350-400℃)，通常将SCR装置布置于省煤器和空气预热器之间，因此容易造成催化剂失活，催化剂使用寿命不长；同时，流失的钒组分易对环境和人体造成不良影响。另外，我国工业窑炉(玻璃窑炉、水泥窑炉等)排放的氮氧化物总量仅次于火电厂位居第二，而其排烟温度相对较低(大多在150-250℃之间)，故此钒钨钛催化剂不适用于工业窑炉的烟气脱硝。因此，开发低温脱硝性能好、脱硝温度窗口宽、成本廉价且无毒的非钒基SCR脱硝催化剂具有重要的现实应用意义。

近年来国内外在非钒基NH₃-SCR催化剂领域的研究主要集中在分子筛和氧化物两类上。分子筛类催化剂一般具有较好的中高温SCR活性，但低温活性不佳、抗H₂O和SO₂中毒性能较差且N₂选择性较低。目前，大部分分子筛催化剂仍处于实验室研究阶段，距离实际工业化应用还有很大一段距离。氧化物类催化剂由最早的贵金属类逐渐发展到现在的复合氧化物类，高效的复合氧化物SCR催化剂多为Fe基、Mn基系列。Fe基氧化物催化剂在中高温段具有较高的NH₃-SCR活性和N₂选择性，而Mn基氧化物催化剂的低温段SCR活性较高。同时，TiO₂的抗SO₂中毒性能引人注目。

为了获得综合性能更好的烟气脱硝SCR催化剂，本领域的科技工作者一直在进行探索，先后研究开发出了多种用于烟气脱硝的低温SCR催化剂。公开号为CN102527406A的专利文件公开了一种用于烟气脱硝的低温SCR催化剂，该催化剂以MnO_x-FeO_x为催化活性组分，以改性废旧轮胎热解渣为载体，实现了200℃以下较高的NO脱除率，但存在活性温度窗口窄，活性组分易脱落等问题。公开号为CN103464194A的专利文件公开了一种用于低温烟气脱硝的SCR整体蜂窝催化剂及其制备方法，该催化剂以TiO₂与分子筛为载体，以MnO₂和Fe₂O₃为活性成分，虽然其具有较高的低温SCR活性，但复杂的工艺及原料的危害性，限制了其广泛工业应用。

发明内容

针对现有技术的SCR脱硝催化剂技术的现状与不足，本发明的第一个目的是提供一种新型的SCR脱硝催化剂—铈掺杂改性的镧锰复合氧化物低温SCR脱硝催化剂，以克服现有技术的SCR脱硝催化剂活性温度高、温度窗口较窄、活性组分有毒等不足；本发明的第二个目的是提供一种制备所述新型SCR脱硝催化剂的方法，以实现新型SCR脱硝催化剂具有要求的性能。