本发明专利技术涉及一种用于低温烟气脱氮的选择性催化还原（SCR）催化剂，以及该催化剂的制备方法和应用。本催化剂以锰的氧化物为活性组分，以铜和铈氧化物作为助剂，锐钛矿型二氧化钛为载体。本发明专利技术的SCR催化剂相较于传统的SCR催化剂具有低温活性优异、寿命长的特点。因此具有很好的工业应用前景。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于低温烟气脱氮的选择性催化还原（SCR）催化剂，以及该催化剂的制备方法和应用。本催化剂以锰的氧化物为活性组分，以铜和铈氧化物作为助剂，锐钛矿型二氧化钛为载体。本专利技术的SCR催化剂相较于传统的SCR催化剂具有低温活性优异、寿命长的特点。因此具有很好的工业应用前景。【专利说明】—种用于低温烟气脱氮的SCR催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种用于空气污染治理的催化剂，更具体地说，涉及一种用于低温烟气脱氮的选择性催化还原(SCR)催化剂，以及该催化剂的制备方法和应用。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气污染主要成分之一，它可以形成酸雨和光化学烟雾，形成较高的地面臭氧浓度，也参与形成空气中的飘尘(PM2.5)，对人体健康和生态环境构成巨大威胁。NOx是光化学烟雾污染、城市灰霾天气、酸雨腐蚀性大气等系列环境问题的重要根源。由于氮氧化物可以在大气层中长距离传输，其所引起的全球性和区域性污染问题也日益凸显。针对氮氧化物在排放中的处理措施大致有二种，即从源头上控制排放和通过烟气脱氮实现尾部控制技术，第一种是直接控制燃料燃烧所产生的NOx的数量，第二种是将已生成的NOx还原为无害的氮气，从而降低进入大气环境的NOx排放量。烟气脱氮技术是目前最有效也是研究最多的NOx治理方法。常用的烟气脱氮方法有非选择性催化还原法、选择性催化还原法、吸附法等，其中选择性催化还原法(SCR)是目前最成熟、应用最广泛的方法，其原理是向含有氮氧化物的尾气中喷入氨、尿素或其他含氮化合物类还原剂，在SCR催化剂存在的条件下将其中的NOx还原成氮气和水。NH3-SCR烟气脱氮法的关键是催化剂的选取，金属氧化物催化剂是目前SCR催化剂领域研究最多，也是相对最为成熟的催化剂，其中在工程实践中应用最广泛的是以锐钛矿结构的TiO2为载体的钒钛催化剂(V205/Ti02)。该催化剂在高效净化NOx的同时具备良好的抗硫抗水性能，在350?450°C的温度区间内有良好的反应活性。但是传统的SCR催化剂多为单活性组分或双活性组分类催化剂，在实际应用中存在着低温活性较差、制备工艺较为复杂的问题。现有技术中，已知可用于SCR催化剂的活性组分或助剂包括锰氧化物、铜氧化物，以及稀土类氧化物等。其中锰氧化物含有很多游离氧，使其在SCR催化过程中能完成催化循环，因而在低温SCR反应过程中表现出较高的活性，但是其没有抗SO2和H2O毒化的性能，容易失活，从而导致寿命较低；金属铜氧化物有好的热稳定性和选择性，且其成本低廉，制作简单，以及无二次污染。但是其活性温度窗口较窄，在250?350°C有良好的中温脱氮活性，但是低温脱氮活性却很低，抗SOJP H2O毒化的性能也较差；稀土类氧化物大多数是以助催化剂的添加成份进入催化剂中，可以改善活性组分的活性或载体的热性能，从而提高催化剂整体上的催化性能，例如CeO2可以增加催化剂表面氧的浓度、增进催化剂的热稳定性和抗烧结能力、提高催化剂的储氧能力，从而加快脱氮反应速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于低温烟气脱氮的SCR催化剂及其制备方法和应用，能够解决现有技术中所存在的SCR催化剂在150?250°C温度区间(即本专利技术所称的“低温，，)内无法同时具有高的活性和寿命的技术问题；本专利技术还能解决现有技术中所存在的SCR催化剂制备工艺复杂，生产成本偏高的技术问题。本专利技术所述的用于低温烟气脱氮的SCR催化剂，其包含活性组分MnOx，助剂铜氧化物及稀土氧化物，载体TiO2。所述催化剂中，各组分的摩尔比，以元素计，优选为Mn:Cu:RE (稀土元素)=Ti为0.25 ~0.35:0.05 ~0.1:0.05 ~0.1:1 ;更优选为，0.28 ~0.32:0.06 ~0.08:0.06 ~0.08:1 ;最优选为 0.3:0.07:0.07:1ο所述载体优选为锐钛矿型TiO2。所述稀土氧化物优选为铈氧化物。上述任意一种用于低温烟气脱氮的SCR催化剂的制备方法，包括:(I)按上述摩尔比例将二氧化钛、硝酸锰、硝酸铜、稀土的硝酸盐溶于100_200ml无水乙醇中，混合均匀获得混合溶液A ;(2)向混合溶液A中缓慢滴加适量的碳酸钠溶液，调节溶液的pH值，得混合液B ；(3)将混合液B在超声仪器中进行超声分散，使溶液混合均匀；搅拌至形成均匀悬浊液，常温下老化8-15小时；(4)将步骤(3)所得混合物进行抽滤洗涤，重复若干次，直到滤液的pH值达到7为止;(5)于60_120°C下将步骤(4)所得的沉淀物干燥4_8小时；(6)于300-700°C下将干燥后的沉淀物煅烧3_10小时，冷却后，经过研磨、过筛获得催化剂。所述制备方法的步骤(1)中，无水乙醇的用量优选为150ml。所述制备方法的步骤(2)中，调节后所得的pH值优选为8-12，更优选为10。所述制备方法的步骤(3)中，老化时间优选为12小时；超声分散时间优选为5min ；搅拌时间优选为20min。所述制备方法的步骤(4)中，洗涤的重复次数优选为3-4次。所述制备方法的步骤(5)中，干燥温度优选为80°C，干燥时间优选为6小时。所述制备方法的步骤(6)中，焙烧温度优选为500°C，焙烧时间优选为6小时；研磨后优选在60目下过筛。上述任意一种SCR催化剂在低温烟气脱氮中的应用。其中的操作条件可采用常规的低温烟气脱氮反应条件，优选为:N0X为40ml/min，NH3 为 40ml/min、02 为 45ml/min、空速为 18000h-1，反应温度为 150 ~250。。。其中，反应温度更优选为150~180°C。在所述应用中，反应温度为150°C时SCR催化剂的活性达到80%。在所述应用中，反应温度为180°C时SCR催化剂的活性达到90%。本专利技术的SCR催化剂相较于传统的SCR催化剂具有低温活性优异、寿命长的特点。【具体实施方式】下面通过实施例对本专利技术提供的用于低温烟气脱氮的SCR催化剂予以进一步地说明，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1按照摩尔比为Mn:Cu:Ce:Ti=0.35:0.1:0.1: 1，称取一定质量的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铈和二氧化钛，溶于150ml无水乙醇中，混合均匀获得混合溶液A ;向混合液A中缓慢滴加200ml碳酸钠溶液，调节溶液pH值至10，得混合液B ;将混合液B在超声仪器中进行超声分散5min，使溶液混合均匀；磁力慢搅20min至形成均匀悬浊液，常温下置于空气中老化12小时；将老化后的混合物进行抽滤洗涤，重复3~4次，直到滤液pH达到7为止；启动电热鼓风干燥箱，于80°C下将所得的沉淀物干燥6h ;启动马弗炉，500°C下将干燥后的沉淀物煅烧6h。冷却后，经过研磨、60目过筛获得催化剂。实施例2按照实施例1所述的步骤制备摩尔比为Mn:Cu:Ce:Ti=0.25:0.05:0.05:1的催化剂。实施例3按照实施例1所述的步骤制备摩尔比为Mn:Cu:Ce:Ti=0.3:0.07:0.07:1的催化剂。对比例I按照实施例1所述的步骤制备摩尔比为Mn:Cu:Ce:Ti=0.38:0.19:0.19:1的催化剂。对比例2按照实施例1所述的步骤制备摩尔比为Mn:Cu:Ce:Ti=0.18:0.05:0.05:1的催化剂。对比例3以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温烟气脱氮的SCR催化剂，其特征在于，包含活性组分MnOx，助剂铜氧化物及稀土氧化物，载体TiO2，其中各组分的摩尔比，以元素计，Mn：Cu：RE（稀土元素）：Ti为0.25～0.35:0.05～0.1:0.05～0.1:1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐东耀，周昊，孙智君，刘伟，梁文康，李光腾，尹辰贤，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
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