[发明专利]宽温度窗口SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境保护与催化技术领域，公开了宽温度窗口SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法和应用，其中，该催化剂包括载体以及负载在该载体上的第一金属氧化物、第二金属氧化物和第三金属氧化物，其中，所述载体为纳米二氧化钛，所述第一金属氧化物为Fe的氧化物，所述第二金属氧化物为Mn的氧化物，所述第三金属氧化物为V的氧化物。该催化剂在120‑300℃的宽温度窗口中具有优异的SCR催化活性，在低温段120‑200℃以及中温段200‑300℃同时具有优异的NOx脱除率；另外，该催化剂的活性组分含钒量较低，在控制环境污染及催化剂废料二次污染方面具有积极的意义。

技术领域

本发明属于环境保护与催化技术领域，具体地，涉及一种宽温度窗口SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化合物(NOx)是一种重要的大气污染物，其主要来源于化石燃料的燃烧、工业锅炉废气的排放和柴油机等移动源尾气的排放。由NOx引起的酸雨、化学烟雾正对人类的生活造成越来越大的威胁。随着环保部门不断出台越来越严格的限排标准，对NOx的治理已经到了刻不容缓的地步。

目前，在工业上治理NOx的排放主要采用氨选择性催化还原技术(Ammonia-Selective Catalytic Reduction of NOx,NH₃-SCR)。该技术是在300-400℃的烟气温度下，加入NH₃作为还原剂，在催化剂作用下将NOx转化为氮气和水。催化剂是SCR技术的核心所在，目前工业上广泛应用的催化剂体系是V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂体系。该体系起效温度较高，往往达到300-350℃，且活性温度窗口较窄，适用于高温高尘布置的SCR反应器。然而对于中低温段的烟气(120-300℃)，该催化剂活性较差，脱硝效率较低。目前，一些工业锅炉如水泥窑锅炉、玻璃窑锅炉、焦化炉及天然气制氢转化炉的烟气温度往往低于300℃，甚至在100-200℃之间，因此，开发出在该温度段能够替代V₂O₅-WO₃/TiO₂体系的催化剂是一项具有重要意义的工作。同时，目前广泛研究的锰系低温催化剂往往在中温段(200-300℃)脱硝效率不甚理想，活性及选择性都有所下降。因此，开发一种在中低温宽温度段(120-300℃)都具有高脱硝效率的催化剂具有重要的意义。

另外，现有的SCR催化剂其钒含量也较高，以钒元素计，一般可高达1-5重量％，对于保护环境极为不利，且容易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的催化剂起效温度较高，活性窗口窄，低温脱硝效率较低的问题，提供一种宽温度窗口SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂起效温度低，在120-300℃的宽温度窗口中具有优异的SCR催化活性，在中低温段(200-300℃)具有良好的NOx脱除率；另外，该催化剂降低了活性组分钒的用量，在控制环境污染及催化剂废料二次污染方面具有积极的意义。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种宽温度窗口SCR烟气脱硝催化剂，其中，该催化剂含有载体以及负载在该载体上的第一金属氧化物、第二金属氧化物和第三金属氧化物，其中，所述载体为纳米二氧化钛，所述第一金属氧化物为Fe的氧化物，所述第二金属氧化物为Mn的氧化物，所述第三金属氧化物为V的氧化物。

优选地，以所述催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为85-95重量％，所述第一金属氧化物、所述第二金属氧化物和所述第三金属氧化物的总含量为5-15重量％；并且

以Fe元素计的所述第一金属氧化物和以Mn元素计的所述第二金属氧化物的摩尔比为1：0.5-1.5；以所述载体的总重量为基准，以V元素计的所述第三金属氧化物的含量为0.4-1.1重量％。

本发明另一方面提供了如上所述的催化剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：