[发明专利]一种氧化锰负载氧化铈催化剂及制备和应用

说明书

本发明公开了一种氧化锰负载氧化铈催化剂及制备和应用，以氧化锰作为载体，负载氧化铈，通过分步沉淀法制备得到，硝酸锰溶液溶解于去离子水中，室温下边搅拌边滴加碳酸铵水溶液，继续搅拌1‑3小时后过滤，将所得固体干燥焙烧得到黑色氧化锰MnOx；将硝酸铈前驱体溶解于去离子水中，得到铈溶液，氧化锰放入铈溶液中，边搅拌边滴加碳酸铵水溶液，继续搅拌1‑3小时后过滤，将所得固体干燥焙烧得到氧化锰负载氧化铈催化剂，其中铈与锰的摩尔比为0‑1.0:1。将其用于一氧化氮的选择性催化还原，175℃时一氧化氮转化率可达到73%，并且制备催化剂的原料易得，工艺简单，成本较低，易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种氧化锰负载氧化铈催化剂及制备，适用于环境污染物一氧化氮的选择性催化还原，在环境净化领域具有应用前景。

背景技术

氮氧化物（NOx）是大气环境中的主要污染物之一，选择性催化还原（SCR）技术是脱除排放烟气中NOx的有效方法之一。从国内外SCR技术的研究现状来看，应用最广的工业化技术是以NH₃为还原剂，V为主活性组分，TiO₂为载体的催化剂，反应温度为350 ℃以上时脱除NOx。该催化剂的主要优点表现在高活性和高抗硫性能，但是操作温度较高，因而只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间，该工艺段的烟气中含有高浓度的灰尘，灰尘中的碱金属、砷和汞等物质会对催化剂产生很强的侵蚀和毒化作用，影响其寿命。

基于上述原因，研究和开发在低温条件下具有活性的SCR催化剂具有重要的经济和实际意义，低温SCR反应器可直接配置于除尘和脱硫装置之后，很大程度上减少了灰尘和硫对催化剂的毒化。研究发现，氧化铝负载贵金属的催化剂具有良好的低温活性，反应温度可在225℃下进行，但是催化剂的成本较高。目前对低温SCR催化剂活性组分研究较多的是锰及其金属氧化物催化剂，原因在于锰元素的可变价态较多，电子得失比较同意，有利于氧化还原反应的发生，并且锰氧化物晶体结构中含较多的晶格氧，可使吸附的一氧化氮有效还原，而且锰氧化物种类较多，在反应时不同价态锰氧化物可以相互转化，同样有利于氧化还原反应的进行。

通常氧化锰是作为活性组分的形式负载在不同的载体上考察其性能，而本发明中，是将氧化锰既作为活性组分，又作为载体负载氧化铈，得到氧化锰负载氧化铈催化剂，并考察其对一氧化氮选择性催化还原反应的性能。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种氧化锰负载氧化铈催化剂及制备和应用。

一种氧化锰负载氧化铈催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂是以氧化锰作为载体，负载氧化铈，通过分步沉淀法制备得到，其具体步骤如下：

称取35.8克50 wt%硝酸锰溶液溶解于400毫升去离子水中，室温下边搅拌边滴加60毫升2.0摩尔/升的碳酸铵水溶液，继续搅拌1-3小时后过滤，将所得固体放入60-80℃烘箱中干燥12小时，然后在400-600℃马弗炉中焙烧3-5小时，得到黑色氧化锰MnOx；

将硝酸铈前驱体溶解于50毫升去离子水中，得到铈溶液，再称取1.0克氧化锰放入铈溶液中，边搅拌边滴加5.0毫升碳酸铵水溶液，继续搅拌1-3小时后过滤，将所得固体放入60-80℃烘箱中干燥12小时，然后在400-600℃焙烧3-5小时，得到氧化锰负载氧化铈催化剂，其中铈与锰的摩尔比为0-1.0 : 1。

一种由上述所述方法制备得到的氧化锰负载氧化铈催化剂。

一种氧化锰负载氧化铈催化剂在环境污染物一氧化氮的选择性催化还原的应用，其特征在于具体反应条件如下：反应温度20-400℃，气体总流量500 mL/min，反应气组成为100-500 ppm一氧化氮，100-500 ppm氨气，3-10%氧气，其余为氮气。