一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法，该方法为：将硝酸铈六水合物a和硝酸锰溶液混合，加入乙二醇中水热反应，冷却后离心，干燥、焙烧后，得到MnCeOx固溶体微米球；将葡萄糖、对苯二胺，溶解于去离子水中，加入MnCeOx固溶体微米球水热炭化反应后，冷却、洗涤、干燥，得到N掺杂多孔碳包覆的MnCeOx@C材料；将金属盐和硝酸铈六水合物b混合后溶解于去离子水中，加入N掺杂多孔碳包覆的MnCeOx@C材料、超声分散，N2下煅烧3h，得到高抗硫低温SCR催化剂。本发明专利技术催化剂利用多壳结构依次限域脱硝活性位、SO2吸附位和催化分解ABS的金属活性位，解决因NH3和SO2在脱硝活性位共吸附引起的ABS沉积和金属硫酸盐化问题，具有抗高浓度SO2中毒和高效稳定低温脱硝性能。中毒和高效稳定低温脱硝性能。中毒和高效稳定低温脱硝性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，非电行业逐步成为燃煤烟气治理主要领域，其中NOx排放控制是重点。低温NH3‑
SCR脱硝工艺(<300℃)可布置在除尘或脱硫后，降低粉尘冲蚀对催化剂的影响，具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点，使该脱硝工艺备受关注。然而，在低温条件下(<300℃)，烟气中SO2对SCR催化剂有很强的毒化作用，限制了其工业应用。通常导致SCR催化剂硫中毒有两个方面的原因，首先，生成的硫酸氢铵(ABS)在300℃以下难以分解，会导致催化活性部位堵塞以及设备腐蚀，降低催化剂及设备使用寿命。其次，SO2与金属活性组分反应生成金属硫酸盐，导致催化剂活性降低。开发高效抗硫中毒的低温SCR催化剂具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]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，提供一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法，该催化剂利用多壳结构依次限域脱硝活性位、SO2吸附位和催化分解ABS的金属活性位，解决因NH3和SO2在脱硝活性位共吸附引起的ABS沉积和金属硫酸盐化问题，具有抗高浓度SO2中毒和高效稳定低温脱硝性能。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法，该方法为：
[0005]S1、将硝酸铈六水合物a和质量分数为50％的硝酸锰溶液混合后，加入至乙二醇中，搅拌均匀后，在温度为180℃的条件下水热反应15h，冷却后离心，将沉淀物质在温度为80℃的条件下干燥5h后，在温度为550℃的条件下焙烧6h后，得到MnCeOx固溶体微米球；
[0006]S2、将葡萄糖、对苯二胺，溶解于去离子水中，得到混合溶液，按将S1中得到的MnCeOx固溶体微米球分散于上述混合溶液中，超声辅助分散均匀，160℃水热炭化反应16h，冷却、洗涤、干燥，得到N掺杂多孔碳包覆的MnCeOx@C材料；
[0007]本专利技术中葡萄糖提供碳源，作为最终制备的高抗硫低温SCR催化剂的间层，可以通过调整葡萄糖添加量，调控间层厚度；苯二胺作为氮源，可以通过调整对苯二胺添加量，调整最终制备的高抗硫低温SCR催化剂的间层的N掺杂量；
[0008]S3、将金属盐和硝酸铈六水合物b混合后溶解于去离子水中，利用超声辅助分散混合均匀，得到金属盐混合液，然后将S2中得到的N掺杂多孔碳包覆的MnCeOx@C材料加入到所述金属盐混合液中，超声分散，搅拌均匀，然后N2保护下，在温度为500℃的条件下煅烧3h，得到富氧缺陷金属氧化物包覆的多壳核MnCeOx@C@MCeOx催化剂，即为高抗硫低温SCR催化剂；
[0009]所述金属盐中的金属离子(M)为W
6+
、Fe
3+
或者Sb
3+
。
[0010]本专利技术制备的高抗硫低温SCR催化剂的内核为MnCeOx固溶体微米球，N掺杂多孔碳
材料作为间层和富氧缺陷金属氧化物外壳。所述内核固溶体金属氧化物为摩尔比为2:1的Mn和Ce两种元素的氧化物；所述间层N掺杂多孔碳材料厚度为3μm～10μm；外壳金属氧化物为摩尔比为(1～2):1的M(W、Mo或者Fe)和Ce中的两种元素的氧化物。本专利技术通过利用多壳层结构的时空有序效应，成功地实现了多活性位的空间分离，将脱硝位点隔离在内核MnCeOx固溶体微米球，间层N掺杂多孔碳材料进一步高选择性吸附SO2并同时抑制SO2向内核扩散，并且将ABS催化位点暴露外壳富氧缺陷金属氧化物上，解决因NH3和SO2在脱硝活性位共吸附引起的ABS沉积和金属硫酸盐化问题。
[0011]优选地，S1中所述MnCeOx固溶体微米球中Mn元素和Ce元素的摩尔比为2:1，MnCeOx固溶体微米球提供脱硝活性位。
[0012]优选地，S1中所述MnCeOx固溶体微米球的粒径为10μm～20μm。
[0013]优选地，S2中所述N掺杂多级孔碳包覆的MnCeOx@C材料中MnCeOx固溶体微米球外侧包覆的间层N掺杂多孔碳材料厚度为3μm～10μm，N掺杂多孔碳材料吸附SO2。
[0014]优选地，S3中所述高抗硫低温SCR催化剂的粒径为30μm～80μm。
[0015]优选地，S2中所述葡萄糖、对苯二胺、去离子水和MnCeOx固溶体微米球的用量比为(2.5g～3.75g)：0.27g：50mL：3.6g。
[0016]优选地，S3中金属盐和硝酸铈六水合物b中金属原子和Ce原子的摩尔比为(1～2):1，获得富氧缺陷金属氧化物催化分解ABS。
[0017]本专利技术的高抗硫低温SCR催化剂中在240℃～280℃下脱硝率接近100％，温度保持240℃，通入400ppm SO2后，反应10h后脱硝率为93％～96％，50h后稳定至86％～91％。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0019]本专利技术本专利技术利用多壳核结构依次限域脱硝活性位、SO2吸附位和催化分解ABS的金属活性位，解决NH3和SO2在脱硝位点的共吸附问题。首先，本专利技术构筑多壳结构双功能低温催化剂，利用多壳层结构的时空有序性，使ABS催化位点暴露外表面，脱硝位点隔离在内核，实现双活性位的空间分离；其次，富氧缺陷金属氧化物通过氧空位与金属位点协同快速催化分解ABS；间层N掺杂多级孔碳材料具有高效SO2选择性吸附，并进一步抑制SO2向内壳扩散，促使ABS的生成停留在催化剂外壳表面，保护内核脱硝活性位。多壳层结构的协同效应对高效脱硝反应特性和长效抗硫作用机制，实现SCR催化剂低温高效脱硝长效抗硫性能。最后，多壳层结构制备按次序水热法和浸渍法实现，依次原位一步合成微米球、N掺杂多孔碳材料间层和外壳金属氧化物包覆结构，方法简单、易操作，无需使用强酸、强碱等溶液，不产生二次污染等。
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的实施例1的S1步骤制备的MnCeOx固溶体微米球的TEM图。
[0022]图2是本专利技术的实施例1的S2步骤制备的N掺杂多级孔碳包覆的MnCeOx@C材料剂的TEM图。
[0023]图3是本专利技术的实施例1的高抗硫低温SCR催化剂的TEM图。
[0024]图4是本专利技术的多壳核催化剂孔径分布图。
[0025]图5是本专利技术的对比例1的热重分析多壳核MnCeOx@C@SbCeOx催化剂对ABS催化分
解图。
具体实施方式
[0026]实施例1
[0027]本实施例的高抗硫低温SCR催化剂的制备方法，该方法为：
[0028]S1、将2.17g的硝酸铈六水合物a和2.33mL的质量分数为50％的硝酸锰溶液混合后，加入至60mL的乙二醇中，搅拌均匀30min后，转移至聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，在温度为180℃的条件下水热反应15h，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗硫低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于，该方法为：S1、将硝酸铈六水合物a和质量分数为50％的硝酸锰溶液混合后，加入至乙二醇中，搅拌均匀后，在温度为180℃的条件下水热反应15h，冷却后离心，将沉淀物质在温度为80℃的条件下干燥5h后，在温度为550℃的条件下焙烧6h后，得到MnCeOx固溶体微米球；S2、将葡萄糖、对苯二胺，溶解于去离子水中，得到混合溶液，按将S1中得到的MnCeOx固溶体微米球分散于上述混合溶液中，超声辅助分散均匀，160℃水热炭化反应16h，冷却、洗涤、干燥，得到N掺杂多孔碳包覆的MnCeOx@C材料；S3、将金属盐和硝酸铈六水合物b混合后溶解于去离子水中，利用超声辅助分散混合均匀，得到金属盐混合液，然后将S2中得到的N掺杂多孔碳包覆的MnCeOx@C材料加入到所述金属盐混合液中，超声分散，搅拌均匀，然后N2保护下，在温度为500℃的条件下煅烧3h，得到高抗硫低温SCR催化剂；所述金属盐中的金属离子为W
6+
、Fe
3+
或者Sb
3+
。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王夫美，蔡琪，贾玉杰，沈伯雄，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：