[发明专利]一种锰钨复合氧化物催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰基氧化物催化剂，具体地，本发明涉及一种锰钨复合氧化物催化剂、制备方法及其用途，所述锰钨复合氧化物催化剂用于低温NH₃-SCR烟气脱硝。

背景技术

氮氧化物（NO_x）主要来自石化燃料燃烧，不仅是酸雨形成的主要原因，而且可与碳氢化合物反应，形成光化学烟雾，目前已成为仅次于可吸入颗粒物和二氧化硫的重要大气污染物。

目前，工业上广泛应用于固定源烟气脱硝的是氨选择性催化还原氮氧化物（Selective Catalytic Reduction by NH₃，NH₃-SCR）技术。

NH₃-SCR技术的核心是催化剂，V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂是目前应用最为广泛的NH₃-SCR催化剂，NO_x脱除效率可达85%以上。工业上SCR反应器通常置于除尘脱硫之前，该催化剂在中高温段（300~400℃）具有高的NO_x脱除效率，但是，置于除尘脱硫之前的催化剂会受到高浓度烟尘的冲刷、磨损和飞灰中杂质的污染，烟温过高还会使催化剂发生烧结、失活，或发生NH₃被氧化为NO或N₂O的副反应等，不适用于除尘脱硫之后的低温（低于200℃）烟气NO_x催化净化过程。

研究和开发可在除尘器之后进行脱硝的低温SCR催化剂（＜200℃），既可以减少飞灰对催化剂的毒害作用，避免催化剂中毒，又可以简化现有系统的布置或变更。各国学者对低温SCR的反应过程均开展了大量的研究工作。

Lee（Lee J Y.Hong S H,Cho S P，et al.Curr.Appl.Phys.,2006,6:996~1001）等制备了多价态钒氧化物/TiO₂催化剂。低温SCR实验结果表明150℃时，NO_x脱除率可达90%。它们认为不同价态钒的共存有利于电子的传递，且晶格氧参与NO_x的还原以及气相中的氧气被氧化进入晶格，均依赖不同价态的钒之间的电子传递。因此，不同价态的钒共存提高了催化剂的氧化还原性能，促进了NO氧化为NO₂，从而提高了低温SCR活性。

由于过渡金属中Mn的氧化物在低温SCR反应中活性最好，使得对低温NH₃-SCR催化剂的研究主要集中在以Mn氧化物为活性组分的催化剂上进行。

CN100998939公开了一种具有抗SO₂性能的MnO_x/ZrO₂-TiO₂低温选择性催化还原NO_x催化剂，原料组成为：钛的烷氧化合物、醇类溶剂、水、质子酸的体积比为1:(1~2):(0.05~0.5):(0.01~0.5)；锰的可溶性盐加入量为Mn:Ti摩尔比为0.05~1，锆的可溶性盐加入量Zr:Ti摩尔比为0.05~5。该催化剂降低了SCR的操作温度，在SCR工艺中，以NH₃为还原剂时，在150℃以下达到90%以上的NO去除率。

CN1817448公开了一种基于MnO_x/TiO₂系统的低温选择性催化还原NO_x催化剂，原料组成为：钛的烷氧化合物、醇类溶剂、水、质子酸的体积比为1:(1~2):(0.05~0.5):(0.01~0.5)；锰的可溶性盐加入量以含Mn元素与钛的烷氧化合物中含Ti元素的摩尔比计，Mn:Ti为0.01~1。原料中还加入过渡金属元素的可溶性盐，加入量以含有的过渡金属元素与钛的烷氧化合物含Ti元素的摩尔比计，过渡金属:Ti为0.001~0.4。所述催化剂降低了SCR的操作温度，使得在SCR工艺中，以NH₃为还原剂时，在150℃以下达到90%以上的NO去除率。

但是，现有技术中所公开的锰基氧化物催化剂的催化性能一般，实现90%以上的NO去除率的温度较高。开发高效稳定的低温NH₃-SCR催化剂，尤其是低温性能优异的锰基氧化物催化剂，对于烟气脱硝、环境保护具有非常重要的意义。

发明内容