[发明专利]一种脱硝催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了三维多孔(MnCe)O_X/TiO₂/泡沫Ti泡沫脱硝催化剂，所述催化剂具有极高的催化比表面积，NOx转化率高，耐硫抗水性能好。

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂的制备方法，属于脱硝催化剂领域。

技术背景

SCR 脱硝技术是目前使用最广泛的脱硝技术，反应在特定催化剂的作用下，还原剂选择性的使 NOx还原为无毒无害的氮气。根据还原剂可将 SCR 技术区分为 NH3-SCR、CHx-SCR、H2-SCR、CO-SCR。

活性组分：MnOx在低温段具有优秀的脱硝活性， Mn基氧化物催化剂因具有极高的低温脱硝性能而备受关注。其主要原因可能是Mn物种具有丰富的可变价态，作为活性组分的够提供自由电子。MnO_X中不同价态Mn的d轨道上的电子处于半充满状态，四价Mn的电子轨道为3d3，二价Mn的电子轨道为3d5，d轨道上的电子非常容易迁移到氨气与氧气上，从而在NH3-SCR反应中具有极强的低温氧化还原能力。以MnOx作为催化剂，可以促使SCR反应在低于100^oC时开始发生，并在100-200^oC时取得非常良好的效果。研究发现MnOX的氧化态、晶体结构以及表面结构等多种因素共同决定着MnOX的催化性能。MnOX类催化剂的最大缺点在于抗毒能力有限，并且MnOX的价态复杂，对不定性的猛氧化物形态难以控制。大量的研究者的研究展现了单金属氧化物类催化剂组分的脱硝性能，提供了可靠的实验依据，为后续低温脱硝催化剂的研究奠定了基础。同时也面临着一些阻碍：对 H2O 和 SO2毒性的耐受性差以及高温 N2选择性低等。这些问题都给 Mn 基催化剂的工业化应用带来了挑战。如果克服了这些难题，Mn 基催化剂将有希望成为最有前景的低温 SCR 脱硝催化剂，所以提高 Mn 基催化剂的稳定性是降低脱硝工艺反应温度的研究重点。

对于单一组分的金属氧化物，在加入其他金属元素后能够增强脱硝效率。此外，有研究表明，其他元素的掺杂可以使样品获得更大的比表面积，从而有助于活性组分的均匀分散。甚至有些元素的掺杂可以增加表面酸性位点数量，可以增强 NH3的活化，并且表明酸度还可以抑制氨气在高温下的氧化，进一步提高催化剂的脱硝效率。所以复合金属型的催化剂可以通过调整掺杂不同元素来提高催化剂的选择性或者稳定性。

载体：催化剂载体不仅为活性组分提供支承，使催化剂具有合适的形状与粒度，还为催化剂提供适当的孔径和比表面积，并调节着催化剂的酸碱性。常用的载体主要有：金属氧化物载体、碳基载体、分子筛类载体等。

TiO₂表面含有大量的羟基，利于含氮物质的吸附与还原，并且具有较高的热稳定性，常被用作低温选择性催化还原脱硝催化剂的载体，如喷雾干燥法制备Mn-Fe/TiO2催化剂，发现与湿法浸渍法相比，喷雾干燥法制备的催化剂的抗水抗硫性能被显着提高。此外，还发现喷雾干燥法能够改善表面还原性，提高比表面积，有利于增强 SCR 活性。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）以泡沫钛为基材进行表面清洁预处理；

（2）将经过预处理的泡沫钛置于水热反应釜中，使用氮气排空反应釜中的氧气，所述水热反应溶液为氢氟酸和苹果酸的混合液，自然冷却，水洗、真空干燥。

（3）将经过步骤（2）处理的泡沫钛为阳极，惰性Pt片为阴极，在进行阳极氧化处理，阳极氧化结束后，水洗、干燥；

（4）将经过步骤（3）处理的泡沫钛浸泡于硝酸锰、硝酸铈溶液中，然后向其中加入柠檬酸、聚乙二醇的水溶液中，搅拌，并辅助有水泵抽真空，停止抽真空，接着在80-90^oC水浴条件下缓慢蒸发为固体，干燥获得海绵状物质，泡沫钛包覆其中，取出泡沫钛，使用空气吹扫泡沫钛表面。