一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于催化剂技术领域，具体涉及一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂及其制备方法。本发明专利技术的低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，所述稀土基催化剂涂层包含活性组分和助剂，所述活性组分包含氧化铝‑氧化铈‑二氧化锰复合氧化物，所述助剂的元素组成包括Fe、Co、Ni、W、Y、Cr中的一种或多种。本发明专利技术还公开了一种共沉淀制备催化剂活性组分的方法。本发明专利技术的稀土基脱硝催化剂采用共沉淀法制备得到的氧化铝‑氧化铈‑二氧化锰复合氧化物使得催化剂低温活性更高，并拓宽活性温度窗口，此外本发明专利技术中助剂的引入增强了稀土基催化剂的抗硫、耐水性，可广泛应用于热电厂、水泥厂尾气脱硝处理。

【技术实现步骤摘要】
一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
NOx不仅是酸雨的主要贡献者，也是形成近地层大气臭氧污染、光化学烟雾、二次微细颗粒污染和地表富营养化的前提物，由此引起的问题已经与臭氧层破坏、全球气候变化一起成为最为突出的大气环境热点问题。目前选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）被认为是最好的脱硝技术，它是在特定催化剂作用下，用氨或其他还原剂选择性的将NOx还原为N2的方法。其中，以NH3为还原剂的SCR技术因其效率高、无二次污染而得到了广泛应用。在整个SCR工艺中，催化剂是系统中最核心的部分。SCR催化剂发展主要经历了三个阶段，贵金属催化剂、分子筛催化剂和金属氧化物催化剂。贵金属催化剂通常以Pt、Rh、Pd等作为活性组分，氧化铝或整体式陶瓷作为载体，该催化反应的活性温度区间较低，通常在300°C以下，但温度窗口较窄，且有副产物N2O生成，另外对NH3有一定的氧化作用，对烟气中的SO2也比较敏感，而且成本较高。金属离子交换分子筛催化剂主要包括Y型、ZSM系列和发光沸石等，该类催化剂有效的活性温度区间较高，最高可达600°C，但主要用于燃气排放控制等温度较高的条件下。金属氧化物催化剂在富氧条件下NH3-SCR反应中有较好的催化活性，目前发电厂装配的为V2O5-WO3/TiO2催化剂，但其活性温度窗口较窄，且所使用的V有毒，对环境与人体健康会产生严重危害，我国环境保护部颁布的《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，明确将废烟气脱硝催化剂（钒钛系）纳入危险废物管理。因此，开发环境友好、性能优异的稀土基脱硝催化剂意义重大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂及其制备方法。本专利技术的稀土基脱硝催化剂与传统的钒基脱硝催化剂相比，共沉淀法制备得到的氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物使得催化剂低温活性更高，并拓宽活性温度窗口，助剂的引入增强了稀土基催化剂的抗硫、耐水性。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，所述稀土基催化剂涂层包含活性组分和助剂，所述活性组分包含氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物，所述助剂的元素组成包括Fe、Co、Ni、W、Y、Cr中的一种或多种。按重量份数计，所述稀土基抗硫耐水脱硝催化剂包括以下组分：氧化铝10-40份，氧化铈20-80份，二氧化锰5-20份，助剂0.5-5份。所述多孔陶瓷载体的尺寸为100-150mm*100-150mm*50-400mm，孔目数为25-300目。所述多孔陶瓷载体材质为堇青石、莫来石、钛酸铝或碳化硅。所述助剂的元素组成包括Fe、Co、Ni、W、Cr中的一种或多种。所述低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）共沉淀法制备活性组分复合氧化物：将Al(NO3)3、Ce(NO3)3与Mn(NO3)2按一定比例混合于沉淀剂水溶液中，搅拌均匀，将混合溶液的pH调控在7.5-8.5范围内，将固体产物进行洗涤、过滤、干燥、碾碎、煅烧得到氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物；（2）催化剂浆料制备：将氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物、助剂、去离子水混合均匀制得混合溶液A，其固含量控制在20wt.%-50wt.%，其中助剂和催化剂固相含量比控制在0.5wt.%-5wt.%；（3）稀土基催化剂涂覆：将步骤（2）中的混合溶液A按50-200g/L的涂覆量涂覆在多孔陶瓷载体上，制得催化剂B，将催化剂B在100-200℃下干燥0.5-5小时，在焙烧炉中焙烧0.5-5小时，得到稀土基催化剂。进一步地，步骤（1）中所述沉淀剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。进一步地，步骤（2）中所述助剂为氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化钨或氧化铬中的一种或多种。进一步地，步骤（3）中将混合溶液A涂覆在多孔载体上采用的涂覆方法是浸泡法、真空抽吸法、喷涂法中的一种或多种。进一步地，步骤（3）中焙烧温度为400-600℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术制得的催化剂无毒、环保，同时在低温条件下、含水、含硫条件下具有较高的脱硝效率。本专利技术采用铝-铈-锰系列催化剂，使用具有优异的低温活性的Mn替代具有毒性的钒，过渡金属Fe、Co、Ni、W、Cr的引入可以优先与SO2结合，形成一种稳定化合物，该化合物在空间上形成一定的位阻，阻碍SO2进一步在催化剂表面的吸附和积累。XRD结果显示共沉淀法制备的MnOx催化剂表现出无定形结构，这有利于提升催化剂的耐硫耐水性能。附图说明图1为本专利技术实施例1-5与对比例1中新鲜态的催化剂的SCR性能曲线图。图2为本专利技术实施例1-5与对比例1中高温水热老化态的催化剂的SCR性能曲线图。图3为本专利技术实施例1-5与对比例1中硫老化态的催化剂的SCR性能曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，稀土基催化剂中各组分的重量比为：氧化铝20份、氧化铈50份、氧化锰10份、氧化铁2.5份，所述多孔陶瓷载体的尺寸为100mm*100mm*50mm，孔目数为25-300目。所述低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）共沉淀法制备活性组分复合氧化物：将Al(NO3)3与Ce(NO3)3与Mn(NO3)2按上述比例混合于氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀，将混合溶液的pH调控在7.5，将固体产物进行洗涤、过滤、干燥、碾碎、煅烧得到氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物；（2）催化剂浆料制备：将步骤（1）中共沉淀得到的氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物催化剂粉体、氧化铁、去离子水均匀混合，制得固含量为30wt.%的混合溶液A；（3）稀土基催化剂涂覆：采用喷涂法将步骤（2）制得的混合溶液A涂覆在多孔堇青石载体上，催化剂涂层的涂覆量为150g/L，并将涂有混合溶液A的多孔堇青石载体在120℃下干燥3小时，然后在500℃的空气氛围中焙烧2小时，制得Al-Ce-Mn-Fe稀土基催化剂。实施例2一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，稀土基催化剂中各组分的重量比为：氧化铝20份、氧化铈50份、氧化锰10份、氧化钴2.5份，所述多孔陶瓷载体的尺寸为100mm*100mm*50mm，孔目数为25-300目。所述低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）共沉淀法制备活性组分复合氧化物：将Al(NO3)3与Ce(NO3)3与Mn(NO3)2按上述比例混合于氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，其特征在于，所述稀土基催化剂涂层包含活性组分和助剂，所述活性组分包含氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物，所述助剂的元素组成包括Fe、Co、Ni、W、Y、Cr中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，其特征在于，所述稀土基催化剂涂层包含活性组分和助剂，所述活性组分包含氧化铝-氧化铈-二氧化锰复合氧化物，所述助剂的元素组成包括Fe、Co、Ni、W、Y、Cr中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，其特征在于，按重量份数计，所述稀土基抗硫耐水脱硝催化剂包括以下组分：氧化铝10-40份，氧化铈20-80份，二氧化锰5-20份，助剂0.5-5份。


3.根据权利要求1所述的低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，其特征在于，所述多孔陶瓷载体的尺寸为100-150mm*100-150mm*50-400mm，孔目数为25-300目。


4.根据权利要求1所述的低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，其特征在于，所述多孔陶瓷载体材质为堇青石、莫来石、钛酸铝或碳化硅。


5.根据权利要求1所述的低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，其特征在于，所述助剂的元素组成包括Fe、Co、Ni、W、Cr中的一种或多种。


6.权利要求1所述的低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）共沉淀法制备活性组分复合氧化物：将Al(NO3)3、Ce(NO3)3与Mn(NO3)2按一定比例混合于沉淀剂水溶液中，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫卫，卫伟，王泱泓，李爱国，蔡晓江，吕衍安，胡怡帆，姜闵闵，郝士杰，贾莉伟，徐岘，王家明，
申请(专利权)人：无锡威孚环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32