[发明专利]氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂的制备方法、制得的脱硝催化剂

说明书

本发明公开氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂的制备方法，涉及脱硝催化剂技术领域，本发明包括以下步骤：(1)将草酸和三聚氰胺混合后，于350～650℃进行热聚合反应，得到氧掺杂的石墨相氮化碳，草酸与三聚氰胺的质量比为0.7～10:20；(2)将乙酸锰水溶液与氧掺杂的石墨相氮化碳混合，搅拌后烘干，于350～500℃煅烧2～6h。本发明还提供采用上述方法制得的氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂。本发明的有益效果在于：氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂O‑g‑C₃N₄/Mn增强了氨气选择性催化还原脱除NO_x的能力，氧原子的掺杂增加了催化剂的比表面积，提供了更多的反应活性位点。

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂技术领域，具体涉及氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂的制备方法、制得的脱硝催化剂。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是全球主要大气污染物之一，会引起酸雨、臭氧层破坏以及光化学烟雾等环境问题，严重影响环境及人们的生活质量。氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)以氨气作为还原剂，由于技术相对成熟且NO_x脱除效率高，已经广泛应用于工业锅炉、燃煤电厂等NO_x的脱除。

SCR脱硝催化剂主要构成可以分为三部分：载体、活性中心、助剂。载体主要为活性中心和反应气体提供更多反应条件，需要具有较好的空隙结构、较多的酸性位点及较好的机械性能。

锰基脱硝催化剂具有极高的低温催化活性。低温锰基脱硝催化剂可以分为三类：单组分锰基脱硝催化剂、负载型锰基脱硝催化剂和复合型锰基脱硝催化剂。负载型锰基脱硝催化剂比非负载型具有更高的比表面积和更强的稳定性。目前，锰基脱硝催化剂的载体有分子筛、氧化钛、氧化铝、碳基材料等。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种新型的有机聚合物半导体，在空气中的热稳定性可达600℃，具有大量的氮元素，具有良好的电子传输能力，公开号为CN107282141A的专利以γ-Al₂O₃、磷钨杂多酸、SiO₂、ZSM-5、MCM-41、陶瓷等材料为催化剂载体，以氧化石墨烯(GO)和TiO₂共掺杂修饰的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为光催化剂组分，但其是以石墨相氮化碳作为光催化剂组分，且制备方法较为复杂，催化剂制备过程中使用了碱，易造成环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中以石墨相氮化碳作为光催化剂组分，且制备方法较为复杂，催化剂制备过程中使用了碱，易造成环境污染，提供氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂的制备方法及制得的氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将草酸和三聚氰胺混合后，于350～650℃进行热聚合反应，得到氧掺杂的石墨相氮化碳，所述草酸与三聚氰胺的质量比为0.7～10:20；

(2)将乙酸锰水溶液与氧掺杂的石墨相氮化碳混合，搅拌后烘干，于350～500℃煅烧2～6h，得到氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂。

有益效果：本发明通过调整草酸与三聚氰胺的配比，以氧掺杂的石墨相氮化碳为催化剂载体，锰为活性成分，获得的载体强度较好，获得的氧掺杂石墨相氮化碳负载锰基低温脱硝催化剂O-g-C₃N₄/Mn增强了氨气选择性催化还原脱除NO_x的能力，氧原子的掺杂增加了催化剂的比表面积，提供了更多的反应活性位点。