一种含镧低温脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于工业烟气脱硝技术领域，具体涉及一种含镧低温脱硝催化剂及其制备方法。本发明专利技术提供的含镧低温脱硝催化剂为镧、锰、钛、锆的复合氧化物，采用溶胶凝胶法，以钛酸四丁酯作为前驱体和钛源，以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵调节催化剂比表面积，将氧化镧及其他金属硝酸盐共同溶于乙醇后，与钛酸四丁酯混合，经水解缩合形成凝胶，再经过干燥、焙烧得到含镧低温脱硝催化剂。本发明专利技术公开的含镧低温脱硝催化剂不含有毒重金属钒，环境友好，在140‑200℃内NOx转化率为90％以上，N2选择性90％以上。

A Low Temperature Denitrification Catalyst Containing Lanthanum and Its Preparation Method

The invention belongs to the technical field of industrial flue gas denitrification, in particular to a low temperature denitrification catalyst containing lanthanum and a preparation method thereof. The lanthanum low temperature denitration catalyst provided by the invention is a composite oxide of lanthanum, manganese, titanium and zirconium. The sol gel method is used to prepare four surface butyl titanate as precursor and titanium source, and the surface area of the catalyst is adjusted by sixteen alkyl three methyl ammonium bromide. The lanthanum oxide and its metal nitrate are dissolved in ethanol together with the mixture of four butyl titanate, and then coagulate by hydrolysis and condensation. The glue was dried and roasted to obtain low temperature denitrification catalyst containing lanthanum. The low-temperature denitrification catalyst containing lanthanum does not contain toxic heavy metal vanadium, and is environmentally friendly. The conversion of NOx is more than 90% at 140 200 (?) C, and the selectivity of N2 is more than 90%.

【技术实现步骤摘要】
一种含镧低温脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于工业烟气脱硝
，具体涉及一种含镧低温脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
因燃烧产生的氮氧化物(NOx)是大气主要污染物之一。现有的脱硝技术主要以钒钨钛系为催化剂的选择性催化还原技术(SCR)，其脱硝催化反应温度高。为实现达标排放，通常需要将低温烟气加热到350℃以上进一步脱硝，脱硝系统复杂、能耗高。此外，钒钨钛系催化剂含有毒物质五氧化二钒，造成环境污染。为减轻或避免催化剂的毒性、降低催化反应温度，研发无毒低温催化剂已成为热点。中国专利(CN101590404B)公开了一种低钒脱硝催化剂，该催化剂以锐钛矿型二氧化钛为载体、五氧化二钒为主活性组分、三氧化钨和氧化铈为发挥协同效应的次活性组分，该催化剂含0.1wt.％五氧化二钒，在200～450℃范围具有高于90％的NOx转化率，催化反应温度较高且含有有毒物质。中国专利(CN103084182B)公开了一种用于烟气脱硝的无钒脱硝催化剂，该催化剂由氧化铈、氧化铁和二氧化钛组成，在225℃～500℃范围具有高于80％的NOx转化率，催化反应温度较高。中国专利(CN105032387B)公开了一种低温脱硝催化剂，该催化剂由二氧化钛、五氧化二钒、硫酸镍和氧化铬组成，在150℃～280℃具有高于90％的NOx转化率，含有有毒物质五氧化二钒和氧化铬。综上，现有的脱硝催化剂含有五氧化二钒等有毒物质，脱硝催化反应温度超过200℃，低温脱硝催化活性和选择性不理想。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种含镧低温脱硝催化剂及其制备方法。本专利技术提供的含镧低温脱硝催化剂在140–200℃NOx转化率90％以上、N2选择性90％以上、且不含有毒物质五氧化二钒。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含镧低温脱硝催化剂的制备方法，采用溶胶凝胶法，将氧化镧及金属硝酸盐共溶于乙醇后，与钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵混合，经水解缩合形成凝胶，再经干燥、焙烧得到含镧低温脱硝催化剂；其中，所述钛酸四丁酯为前驱体和钛源，有利于制备性能稳定的溶胶，所述十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，可以将原料均匀分散，并且在凝胶过程中保持良好的均布状态，有利于调节催化剂比表面积。进一步地，所述方法包括：(1)将氧化镧、硝酸亚锰和硝酸锆共溶于乙醇中，实现液相混合，得到高度均匀的混合溶液；(2)将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入步骤(1)获得的溶液中，搅拌0.5-2.0h；(3)将乙酸铵或草酸铵加入步骤(2)获得的溶液中，调节pH至4.0-6.0，搅拌0.5-1.0h，静置陈化24-48h形成凝胶；(4)将步骤(3)所制备的凝胶在50-75℃干燥2.0-6.0h、然后在450-550℃焙烧2.0-4.0h得到含镧低温脱硝催化剂。一种含镧低温脱硝催化剂，采用所述制备方法制备，所述含镧低温脱硝催化剂为镧、锰、钛、锆的复合氧化物，按重量百分比，所述含镧低温脱硝催化剂包括3-10wt.％的氧化镧、20-30wt.％的锰氧化物、20-30wt.％的氧化锆、余量为氧化钛。进一步地，所述含镧低温脱硝催化剂在140–200℃的温度下，NOx转化率为90％以上，N2选择性为90％以上。本专利技术的有益技术效果：(1)本专利技术所提供的含镧低温脱硝催化剂具有优异的低温催化活性和N2选择性；(2)本专利技术所提供的含镧低温脱硝催化剂为复合氧化物，锰氧化物因锰价态为变价金属，提高了催化效率；氧化镧提高了催化反应合成N2的选择性；该催化剂在140-200℃具有90％以上的NOx转化率和90％以上的N2选择性，取消了烟气加热系统，减少了环保设施投入，降低了能耗；(3)本专利技术所提供的含镧低温脱硝催化剂采用十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂提高了催化剂比表面积，提高了催化剂的催化反应效率；(4)含镧低温脱硝催化剂含镧低温脱硝催化剂不含有毒物质五氧化二钒，环境友好。附图说明图1为本专利技术实施例中一种含镧低温脱硝催化剂制备方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。实施案例1将氧化镧、硝酸亚锰、硝酸锆共溶于乙醇中得到混合溶液；将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入混合溶液并搅拌0.5h；再加入乙酸铵调节pH至4.0，搅拌0.5h后，静置陈化48h形成凝胶；将凝胶在50℃干燥6.0h、450℃焙烧4.0h得到含镧低温脱硝催化剂。本实施例中，所述含镧低温脱硝催化剂中的氧化镧为3.0wt.％、锰氧化物为20.0wt.％、氧化锆为30.0wt.％、余量为氧化钛。该催化剂在198℃时NOx转化率90.2％，N2选择性99.3％，具有良好的低温脱硝性能和N2选择性。实施案例2将氧化镧、硝酸亚锰、硝酸锆共溶于乙醇中得到混合溶液；将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入混合溶液并搅拌0.6h；再加入草酸铵调节pH至4.1，搅拌0.6h后，静置陈化47h形成凝胶；将凝胶在51℃干燥5.8h、455℃焙烧3.9h得到含镧低温脱硝催化剂。本实施例中，所述含镧低温脱硝催化剂中的氧化镧为3.3wt.％、锰氧化物为20.5wt.％、氧化锆为29.5wt.％、余量为氧化钛。该催化剂在196℃时NOx转化率91.0％，N2选择性95.1％，具有良好的低温脱硝性能和N2选择性。实施案例3将氧化镧、硝酸亚锰、硝酸锆共溶于乙醇中得到混合溶液；将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入混合溶液并搅拌0.7h；再加入乙酸铵调节pH至4.2，搅拌0.7h后，静置陈化46h形成凝胶；将凝胶在52℃干燥5.6h、460℃焙烧3.8h得到含镧低温脱硝催化剂。本实施例中，所述含镧低温脱硝催化剂中的氧化镧为3.7wt.％、锰氧化物为21.0wt.％、氧化锆为29.0wt.％、余量为氧化钛。该催化剂在191℃时NOx转化率91.4％，N2选择性96.8％，具有良好的低温脱硝性能和N2选择性。实施案例4将氧化镧、硝酸亚锰、硝酸锆共溶于乙醇中得到混合溶液；将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入混合溶液并搅拌0.8h；再加入乙酸铵调节pH至4.3，搅拌0.8h后，静置陈化45h形成凝胶；将凝胶在53℃干燥5.4h、465℃焙烧3.7h得到含镧低温脱硝催化剂。本实施例中，所述含镧低温脱硝催化剂中的氧化镧为4.0wt.％、锰氧化物为21.5wt.％、氧化锆为28.5wt.％、余量为氧化钛。该催化剂在189℃时NOx转化率91.8％，N2选择性99.1％，具有良好的低温脱硝性能和N2选择性。实施案例5将氧化镧、硝酸亚锰、硝酸锆共溶于乙醇中得到混合溶液；将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入混合溶液并搅拌0.9h；再加入草酸铵调节pH至4.4，搅拌0.9h后，静置陈化44h形成凝胶；将凝胶在54℃干燥5.2h、470℃焙烧3.6h得到含镧低温脱硝催化剂。本实施例中，所述含镧低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含镧低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，采用溶胶凝胶法，将氧化镧及金属硝酸盐共溶于乙醇后，与钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵混合，经水解缩合形成凝胶，再经干燥、焙烧得到含镧低温脱硝催化剂；其中，所述钛酸四丁酯为前驱体和钛源，所述十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂用于调节催化剂比表面积。

【技术特征摘要】
1.一种含镧低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，采用溶胶凝胶法，将氧化镧及金属硝酸盐共溶于乙醇后，与钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵混合，经水解缩合形成凝胶，再经干燥、焙烧得到含镧低温脱硝催化剂；其中，所述钛酸四丁酯为前驱体和钛源，所述十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂用于调节催化剂比表面积。2.根据权利要求1所述一种含镧低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将氧化镧、硝酸亚锰和硝酸锆共溶于乙醇中；(2)将钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵加入步骤(1)获得的溶液中，搅拌0.5-2.0h；(3)将乙酸铵或草酸铵加入步骤(2)获得的溶液中，调节pH至4.0-6.0，搅拌0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张深根，沈汉林，刘波，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11