一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。所提供的低温SCR催化剂包括载体分子筛以及通过桥接金属原子负载于载体分子筛上的层状金属氧化物Mn

【技术实现步骤摘要】
一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体而言，涉及一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]当前环境面临着以雾霾为代表的严重大气污染问题。在形成雾霾的众多前体物中，氮氧化物(NO
x
)是重要一种。NO
x
的大量排放不仅会带来酸雨、臭氧层破坏等问题，还容易与大气中的SO2、NH3及烃类化合物经过复杂的化学反应形成二次颗粒物，给人类健康和生态环境带来极大危害。非电行业烟气脱硝是我国当前大气环境治理工作的重点，其烟气温度一般为80
‑
300℃。选择性催化还原法(SCR)是目前去除NO
x
最有效的方法。SCR技术以NH3做还原剂，将NO
x
选择性的催化还原为N2，该技术的核心是催化剂。然而，非电行业由于烟气温度较低(80
‑
300℃)难以与火电行业的钒钨钛催化剂工作温度区间(300
‑
400℃)匹配，直接升温使用不仅会带来巨大能源消耗，而且钒物种的固废属性也增加催化剂回收成本。因此，开发高效稳定的低温SCR催化剂对实现非电行业烟气NO
x
高效治理至关重要。
[0003]鉴于上述问题的存在，有必要提供一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0006]本专利技术提供一种低温SCR催化剂，低温SCR催化剂包括载体以及通过桥接金属原子负载于载体上的层状金属氧化物。
[0007]本专利技术还提供一种低温SCR催化剂的制备方法，其包括：在载体上原位生长前驱体层状金属氢氧化物，然后煅烧得到低温SCR催化剂.
[0008]本专利技术还提供一种低温SCR催化剂在低温度窗口下对NO
x
进行转化的用途，低温度窗口为80
‑
300℃。
[0009]本专利技术具有以下有益效果：
[0010]本专利技术提供的一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用，低温SCR催化剂包括载体以及通过桥接金属原子负载于载体上的层状金属氧化物。所提供的低温SCR催化剂以载体作为基体，通过桥接金属原子以原位生长纳米片状金属氧化物的方式进行活性金属的负载，则可望获得比表面积高，活性金属高分散、且均匀分布的SCR催化剂，有助于催化效率的进一步提高。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0012]图1为实施例1与对比例1制得催化剂的扫描电镜图；
[0013]图2实施例1与对比例1制得催化剂的N2吸脱附曲线；
[0014]图3实施例1与对比例1制得催化剂不同温度下的脱硝效率曲线。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0016]低温SCR催化剂中的活性组分一般为过渡金属氧化物(或金属离子)，如具有良好的氧化还原性的锰氧化物和铜氧化物。分子筛(Z)具有比表面积高、孔道规则有序、活性离子易改性、热稳定性好等优势，被广泛用于SCR催化剂载体。然而，分子筛催化剂存在活性金属(如Mn、Cu)物种负载量有限，且难以均匀分布的弊端，限制了其多功能改性及活性的进一步提高。
[0017]若通过制备含目标活性金属(如Mn、Cu)的层状金属氢氧化物(Layered double hydrotalcite,LDH)，再经煅烧，可得到目标金属氧化物(layered double oxide,LDO)基SCR催化剂。该方法制得的LDO催化剂可保持LDH的层状结构，具有原子水平上的结构均匀性，相比于常规沉淀法、浸渍法和离子交换法，更利于脱硝催化剂上活性金属物种的分散。但是，目前LDO催化剂依然存在一些不足：由于层板聚集和堆叠，比表面积较小，阻碍了反应物与活性组分的接触，不利于催化效率的进一步提高。若能以分子筛作为基体，以原位生长纳米片状金属氧化物前驱体的方式进行活性金属Mn、Cu物种的负载，则可望获得比表面积高，Mn、Cu原子高分散、且均匀分布的LDO/Z催化剂，有助于催化效率的进一步提高。
[0018]下面对本专利技术实施例提供的一种低温SCR催化剂及其制备方法和应用进行具体说明。
[0019]第一方面，本专利技术实施例提供一种低温SCR催化剂，低温SCR催化剂包括载体以及通过桥接金属原子负载于载体上的层状金属氧化物。
[0020]在可选的实施方式中，桥接金属原子为Al，层状金属氧化物为Mn和/或Cu和Al的层状金属氧化物，其中，桥接金属原子与每个相邻的载体和层状金属氧化物之间形成至少一个共价键。
[0021]在可选的实施方式中，低温SCR催化剂中Al、Mn和/或Cu的摩尔比为0.8
‑
1.2:1.5
‑
2.5。
[0022]在可选的实施方式中，层状金属氧化物在低温SCR催化剂中的占比为40
‑
60％。
[0023]在可选的实施方式中，载体为分子筛，分子筛包括NaY、ZSM
‑
5、13X、MCM
‑
41、SBA
‑
15、USY、MOR、SSZ
‑
13,、SAPO
‑
34、SSZ
‑
39中的任意一种。
[0024]第二方面，本专利技术实施例还提供一种低温SCR催化剂的制备方法，其包括：在载体上原位生长前驱体层状金属氢氧化物，然后煅烧得到低温SCR催化剂。
[0025]在可选的实施方式中，包括以下步骤：将锰盐或铜盐、铝盐溶于水中，得到第一溶
液，将分子筛、碳酸盐溶于水中，得到第二溶液，将第二溶液持续搅拌，再将第一溶液缓慢滴加至第二溶液中，滴加过程中使用碱液调节溶液的pH，滴加完毕后持续搅拌，静置陈化，然后将混合溶液抽滤、洗涤和干燥后获得载体负载的前驱体层状金属氢氧化物粉末，将所得粉末在高温条件下煅烧后可制得低温SCR催化剂。
[0026]在可选的实施方式中，锰盐为氯化锰、硝酸锰或硫酸锰；铝盐为氯化铝、硝酸铝或硫酸铝，铜盐为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜；碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾，碱液为氢氧化钠；
[0027]优选地，第一溶液滴加至第二溶液中的速率为0.01
‑
0.5mL/min，使用碱液调节溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温SCR催化剂，其特征在于，所述低温SCR催化剂包括载体以及通过桥接金属原子负载于载体上的层状金属氧化物。2.根据权利要求1所述的低温SCR催化剂，其特征在于，所述桥接金属原子为Al，所述层状金属氧化物为Mn和/或Cu和Al层状金属氧化物，其中，所述桥接金属原子与每个相邻的载体和层状金属氧化物之间形成至少一个共价键。3.根据权利要求2所述的低温SCR催化剂，其特征在于，所述低温SCR催化剂中Al、Mn和/或Cu的摩尔比为0.8
‑
1.2:1.5
‑
2.5。4.根据权利要求1所述的低温SCR催化剂，其特征在于，所述层状金属氧化物在所述低温SCR催化剂中的占比为40
‑
60％。5.根据权利要求1所述的低温SCR催化剂，其特征在于，所述载体为分子筛，所述分子筛包括NaY、ZSM
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5、13X、MCM
‑
41、SBA
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15、USY、MOR、SSZ
‑
13,、SAPO
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34、SSZ
‑
39中的任意一种。6.一种根据权利要求1
‑
5中任一项所述低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于，其包括：在载体上原位生长前驱体层状金属氢氧化物，然后煅烧得到所述低温SCR催化剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锰盐或...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚露，蒋文举，杨林，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：