一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂及制备方法，以共沉淀法制备获得的锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。本发明专利技术制备的掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，通过向锰‑钛复合氧化物的脱硝催化剂中添加钐、锆，使得催化剂具备较高的低温NH

Manganese based denitration catalyst and preparation method of doped samarium, zirconium

The invention discloses a manganese based denitration catalyst and preparation method of doped samarium, zirconium, prepared by coprecipitation method for manganese, titanium, zirconium oxide, samarium oxide, wherein the molar ratio of the composite oxide of manganese, samarium, zirconium and titanium for (0.1 ~ 0.3): (0.05 ~ 0.15): (0.05 ~ 0.15): 1. Manganese based denitration catalyst prepared by the invention, zirconium doped samarium, to manganese titanium composite oxide catalyst added samarium, zirconium, the catalyst with low temperature high NH

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂及制备方法
本专利技术属于环境催化领域中燃煤电厂、窑炉和化工厂等固定源排放烟气中含有少量二氧化硫的氮氧化合物处理，涉及一种提高锰基催化剂氮选择性和抗水抗硫性的方法，具体涉及一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂及制备方法。
技术介绍
固定源(燃煤电厂、工业炉窑和化工厂等)的尾气排放的氮氧化物造成了严重的大气污染。我国煤贮存量和消耗量均为世界第一，且以煤炭为主的能源消费结构在我国将长期存在。而煤燃烧后会排放出大量NOx，造成酸雨、水体和土壤的富营养化、光化学烟雾和雾霾等环境污染问题，并严重威胁到人们的生命健康。因此，有效控制固定源NOx排放已迫在眉睫。近几十年来V2O5-WO3/TiO2催化剂一直作为商业用脱硝催化剂，该催化剂在反应中的活性温度范围为300～400℃，因此脱硝装置被设置在除尘和脱硫之前。但由于V2O5高温条件下N2选择性差、易升华且具有生物毒性，对环境造成二次污染。若采用低温脱硝技术，即脱硝装置设于静电除尘装置和脱硫装置之后，二次污染问题就会迎刃而解。但基于我国煤质含硫较高的特点，煤燃烧排放的烟气中含有较高SO2，即使烟气通过脱硫装置后仍旧含有少量的SO2，因此脱硝催化剂必须具备优良的抗SO2中毒性能。综上所述，研发具有高N2选择性和抗SO2中毒的绿色无污染的非钒基低温脱硝催化剂具有重要意义。锰基催化剂是目前研究和报道最多的低温NH3-SCR催化剂。氧化锰的高催化活性可能与锰物种的价电子结构有关，锰有七个价电子，相对其它过渡金属具有更多可变价态，且在低温条件下其各种价态之间易转换，所以它对NH3-SCR催化反应有较强的低温催化活性。锰基催化剂主要分为两类：第一类是单组分锰氧化物催化剂，是指通过其某种前驱体直接制备高活性的锰基催化剂；第二类是复合氧化物的锰基催化剂，是指在锰氧化物中掺杂其他金属物种合成的催化剂，如MnOx-CeO2、MnOx-FeOx、MnOx-CuO和MnOx-TiO2等。锰基催化剂虽具有较好的低温活性，但是其低温N2选择性差，操作温度窗口窄，而且烟气中的H2O和SO2会使催化剂失活从而限制了其进一步工业化应用。因此，如何提高锰基催化剂的N2选择性及抗水抗硫性能已成为该领域技术研究的热点和难点。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的之一是提供一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，该催化剂在催化脱硝过程中既能提高N2的选择性，还具有抗水抗硫的性能。为了实现上述目的，本专利技术的掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂的技术方案为：一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，以共沉淀法制备获得的锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。本专利技术制备的掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，通过向锰-钛复合氧化物的脱硝催化剂中添加钐、锆，使得催化剂具备较高的低温NH3选择催化还原NO活性和抗水抗硫性，通过调整掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂中的各金属元素的比例，发现锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1的催化剂不仅能够提高低温NH3选择催化还原NO活性和抗水抗硫性，而且大大提高了催化剂的N2的选择性，N2的选择性均在94％以上。为了制备出在催化脱硝过程中具有较高N2的选择性及抗水抗硫性能的催化剂，本专利技术的目的之二是提供一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂的制备方法，其技术方案为：一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂的制备方法，将锰盐、钐盐、锆盐、钛盐溶解制备成盐溶液，将所述盐溶液与含有碱性物质的溶液采用共沉淀方法制备出锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。本专利技术能够制备出具有较高N2的选择性及抗水抗硫性能的脱硝催化剂，该方法制备过程简单，易于操作。本专利技术的目的之三是提供了一种上述催化剂在SCR脱硝工艺或SCR脱硝系统中的应用。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术原料易得，制备过程简单，无有毒化学物质参与，绿色环保。2.本专利技术所制备催化剂在100～300℃范围内表现出了良好的NH3选择催化还原NO活性，尤其在125～275℃范围内其催化活性接近于100％。3.本专利技术所制备催化剂在整个研究温度范围内N2选择性在94％以上。4.本专利技术所制备催化剂表现出了良好的抗水抗硫性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为实施例1～8制备的催化剂的催化活性的曲线图；图2为实施例1～8制备的催化剂的N2选择性的曲线图；图3为200℃反应温度下，SO2对实施例1～8制备的催化剂的催化活性影响的曲线图；图4为200℃反应温度下，H2O和SO2对实施例1～8制备的催化剂的催化活性影响的曲线图；图5为实施例1制备的催化剂的扫描电镜图片。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本专利技术中所述的共沉淀法包括正向共沉淀法和反向共沉淀法，其中，所述正向共沉淀法是将含有碱性物质的溶液滴加至金属盐溶液中，而所述反向共沉淀法是想金属盐溶液滴加至含有碱性物质的溶液中。本专利技术中所述的碱性物质为含有氢氧根的能够溶解于溶剂中的物质，例如氢氧化钾、氢氧化钠、氨水等。本专利技术中所述的锰盐为金属离子为锰离子的离子化合物，例如硝酸锰、硫酸锰、磷酸锰等。本专利技术中所述的钛盐为金属离子为钛离子的离子化合物，例如硝酸钛、硫酸钛、磷酸钛等。本专利技术中所述的锆盐为金属离子为锆离子的离子化合物，例如硝酸锆、硫酸锆、磷酸锆等。本专利技术中所述的钐盐为金属离子为钐离子的离子化合物，例如硝酸钐、硫酸钐、磷酸钐等。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在锰基催化剂低温N2选择性差、操作温度窗口窄、烟气中的H2O和SO2会使催化剂失活的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂。本专利技术的一种典型的实施方式中，提供了一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，以共沉淀法制备获得的锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。本专利技术制备的掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，通过向锰-钛复合氧化物的脱硝催化剂中添加钐、锆，使得催化剂具备较高的低温NH3选择催化还原NO活性和抗水抗硫性，通过调整掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂中的各金属元素的比例，发现锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1的催化剂不仅能够提高低温NH3选择催化还原NO活性和抗水抗硫性，而且大大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，其特征是，以共沉淀法制备获得的锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂，其特征是，以共沉淀法制备获得的锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。2.如权利要求1所述的锰基脱硝催化剂，其特征是，所述共沉淀法为反向共沉淀法。3.如权利要求1所述的锰基脱硝催化剂，其特征是，所述复合氧化物中的锰的氧化物为MnO2、Mn2O3、Mn3O4中的一种或几种，钛的氧化物为TiO2，锆的氧化物为ZrO2，钐的氧化物为Sm2O3。4.一种掺杂钐、锆的锰基脱硝催化剂的制备方法，其特征是，将锰盐、钐盐、锆盐、钛盐溶解制备成盐溶液，将所述盐溶液与含有碱性物质的溶液采用共沉淀方法制备出锰、钛、锆、钐的复合氧化物，其中，所述复合氧化物中锰、钐、锆、钛的摩尔比为(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.05～0.15):1。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，所述共沉淀法为反向共沉淀法；优选的，将盐溶液滴加至含有碱性物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙传智，刘昊，陈鲁生，陈德展，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37