[发明专利]W-Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了W‑Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂及其制备方法和应用，该W‑Mn双金属氧化物复合型脱硝催化剂中W以湿浸渍法负载在MnO_x金属氧化物载体上，以载体表面每平方米的W原子摩尔数为基准，催化剂中活性组分在载体表面每平方米的W原子摩尔数含量为0.1‑10umol。本发明催化剂用于烟气脱硝与商业催化剂WO₃‑V₂O₅/TiO₂相比，本发明催化剂在低温条件下具有较高活性，与单一组分的Mn基金属氧化物低温催化剂相比，本发明利用了钨锰两种金属元素之间的协同作用，有效地提高了催化活性和N₂选择性。

技术领域

本发明涉及SCR(选择性催化还原)烟气脱硝技术，特别是涉及一种用NH₃作还原剂的低温SCR脱硝的催化剂及其制备方法和应用，属于大气净化技术和环保催化材料领域。

背景技术

氮氧化物NO_x(包含NO、NO₂、N₂O等)是一种主要的大气污染物，其导致了一系列的环境问题，包括酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞和人呼吸道疾病等。此外，氮氧化物排放加速了二次气溶胶的形成以及细颗粒物的形成，对人体健康有极大的危害。

NO_x的主要来源是机动车排放和燃煤电厂、工业锅炉等。目前，燃烧化石燃料的机动车排放的NO_x已有汽车尾气催化净化器加以控制，但是燃煤电厂和工业锅炉排放烟气中的NO_x基本未经处理直接排放至大气。控制燃煤电厂和工业锅炉排放烟气中的NO_x是解决氮氧化物问题的关键之一。

工业上，除NO_x外烟气中还含有一定含量的二氧化硫、水蒸气和细尘，即使在脱硫和静电除尘后也是如此。目前，由WO₃或MoO₃修饰的TiO₂负载的V₂O₅是工业上普遍使用的SCR催化剂(Nakatsuji T,Miyamoto A.Removal technology for nitorogen oxides andsulfur oxides from exhaust gases[J].Catalysis Today,1991,10(1):21-31.)。该催化剂在300-500℃温度范围内有足够的活性，烟气不需要再热即可获得较好的脱硝效果，但是由于烟气中全部飞灰和SO₂均通过脱氮催化剂反应器，容易引起催化剂中毒、污染、磨损以及堵塞，从而影响催化剂的寿命。低含尘烟气段布置可使烟气经过电除尘后再进入脱氮反应器，避免了飞灰污染、磨损催化剂，但SO₂易在催化剂表面形成硫酸盐，发生堵塞失活等问题，而更大的问题是普通的静电除尘器无法在300-400℃高温下正常工作。现有两种方法可以解决这些问题。一种是在微粒收集器和脱硫装置的下方安装催化剂，但这需要额外的热源来加热烟气，会造成企业成本上升，浪费能源(张强,许世森,王志强.选择性催化还原烟气脱硝技术进展及工程应用[J],技术经济,2004,4:1-6.)。第二是开发新型低温催化剂，适用于250℃或更低的温度的低温SCR催化剂。而目前主要的低温SCR催化剂主要是无定型催化剂(Zhihang Chen,Low-Temperature Selective Catalytic Reduction of NOx withNH3 over Fe-Mn Mixed-Oxide Catalysts Containing Fe₃Mn₃O₈ Phase[J].IndustrialEngineering Chemistry Research,2012,51,202–212.)，存在着选择性不高和热稳定性不好的缺点，所以本发明主要同时解决了目前存在的低温区间活性、选择性以及热稳定性的三个问题。