[发明专利]形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及形貌效应强化低温 活性的脱硝催化剂的制备及应用。

背景技术

氮氧化物(NOx)作为大气中的主要污染物之一，不仅会对大气 环境和土壤造成严重的污染，形成酸雨和光化学烟雾，造成土壤质量 下降，农作物产量降低等；还会对人体健康造成严重影响和危害。随 着大气环境污染形势的日益严峻，环保标准也不断提高。因此，各个 国家都对其排放进行了严格的控制和规定。而作为氮氧化物主要来源 的燃煤电厂，其主要采用选择性催化还原法(SCR)对氮氧化物(NOx) 进行控制和脱除，该法主要是在催化剂的作用下，通过催化反应将氮 氧化物(NOx)进行有效地脱除。因此，催化反应过程中的脱硝催化 剂就成为该技术的核心。

目前，国内外电厂广泛使用的SCR脱硝催化剂主要是V-W-Ti体系 催化剂，该催化剂在350～400℃的温度区间可以发挥较高的催化活性， 脱硝效率较好；同时，具备一定的抗硫性。但是该催化剂体系也存在 一定的问题。首先，催化剂的核心配方和生产技术主要来自于国外， 造成催化剂的价格和使用成本较高；其次，催化剂活性发挥的温度较 高，活性温度窗口较窄。此外，由于，需要在较高的温度下才可以发 挥活性，因此，需要将脱硝系统安装在脱硫和除尘系统前，烟气中较 高的尘和硫容易缩短催化剂的使用寿命；若将脱硝系统安装在脱硫和 除尘系统后，由于烟气温度很低，需要对烟气再热，则需要大量的能 耗，不符合节能环保；同时，在较高的温度下，会产生一定量的N₂O， 以及部分SO₂向SO₃的转化会加剧催化剂中毒等问题，也缩短了催化 剂的使用寿命。

为了克服商用脱硝催化剂存在的问题，制备低温活性高、选择性 强、温度窗口宽和成本低的脱硝催化剂成为解决问题的关键。因此， 国内外研究人员针对低温脱硝催化剂进行了大量的研究，主要包括 Mn基、Ce基和复合金属氧化物催化剂等。但是研究都主要很对无定 型的金属氧化物活性组分展开，制备方法比较复杂，低温催化活性和 选择性不够高，活性温度窗口也不够宽，这都限制了催化剂的进一步 工业应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供形貌效应强化低温活性的脱硝 催化剂，实现催化剂的低温催化活性和选择性；本发明的另一目的是 提供形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，该方法简单可 控、成本低廉且选择性高；本发明的另一目的是提供形貌效应强化低 温活性的脱硝催化剂的应用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)称取CeO₂载体溶于去离子水中，按照Mn、Ce摩尔比1.5:5～ 2:5的比例量取硝酸锰溶液，将称取的CeO₂载体倒入硝酸锰溶液中， 得到反应液；

2)将反应液在油浴下蒸干，油浴温度为105～115℃，然后将所 得物质放入烘箱在105～115℃条件下烘干，得到烘干物；

3)将烘干物在马弗炉395～405℃条件下焙烧3～4h，得到以CeO₂为载体的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂；

其中，步骤1)中称取的CeO₂载体选自立方体、八面体或棒状形 貌CeO₂载体，对应步骤3)中制备得到分别以立方体、八面体和棒 状CeO₂为载体的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂。

将以立方体、八面体和棒状CeO₂为载体的形貌效应强化低温活 性的脱硝催化剂压片、粉碎过筛得到40～60目的颗粒状催化剂成品； 分别标记为Mn-CeO₂(c)、Mn-CeO₂(o)、Mn-CeO₂(r)。