[发明专利]一种高热稳定性氨选择性还原氮氧化物的催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高热稳定性和低温高活性的氨选择性还原氮氧化物的锰基复合氧化物催化剂及制备方法，可应用于工厂烟道气和机动车尾气中的氮氧化物的净化。催化剂以氧化锰为活性组分，钐和其它过渡金属为助催化剂，组成三元金属复合氧化物催化剂。其特征在于催化剂对氨选择性催化还原氮氧化物反应，在低温具有非常宽的温度窗口，催化剂经500‑650℃焙烧后，能够在50‑300℃温度范围内实现80%以上的NO_x脱除率，且具有很强的抗水和抗硫中毒能力。催化剂制备方法简单，成本低，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于脱除电厂锅炉、各种工业炉窑和机动车尾气中氮氧化物的氨选择性催化还原催化剂的制备方法及其应用，属于环境污染治理领域。

背景技术

目前我国的能源结构以煤炭为主，据统计我国发电装机容量中火电装机容量占74%以上，在将煤炭资源转变为电能的同时，产生了大量的氮氧化物和二氧化硫，造成了严重的大气污染。在选择性催化还原、选择性非催化还原、氮氧化物储存还原等各种烟道气脱硝技术中，应用最广泛、技术最成熟的是选择性催化还原法，该方法具有效率高、对锅炉原有设备改造不大等优点，该技术在国内外已经实现大规模的工业化应用。现有烟道气脱硝技术中采用的催化剂为V-W/TiO₂催化剂，虽然该催化剂具有较高的活性和优异的抗硫性能，但是该催化剂存在着以下不利因素：（1）低温活性差，V-W/TiO₂催化剂通常在350-450℃时才能发挥出较高的活性，而电厂烟道气经过脱硫后温度远低于催化剂的工作温度；（2）催化剂中的载体在高温下会因晶型的转变而逐渐丧失活性；（3）催化剂体系中的活性组分V物种具有生物毒性，容易挥发，危害生态环境和人体健康。因此，开发具有低温高活性的新型氨选择性催化还原催化剂具有非常重要的意义和应用价值。另外，机动车尾气中氮氧化物消除技术与烟道气脱硝技术类似，因此低温高活性的氨选择性催化还原催化剂还可应用于机动车尾气中氮氧化物的消除。

目前氨选择性催化还原氮氧化物的催化剂主要有分子筛型催化剂和复合氧化物型催化剂。虽然分子筛型催化剂具有优良的氨选择性催化还原氮氧化物的活性，但其抗硫性能较差，而国内油品中硫含量较高，因此目前还难以商业化应用。而复合氧化物型催化剂具有优良的氨选择性催化还原氮氧化物活性的同时，具有良好的抗水抗硫性能。在氨选择性催化还原氮氧化物的众多氧化物型催化剂中，氧化锰是具有最高低温活性的催化剂之一，备受关注。但是，氧化锰热稳定性差，在应用过程中容易发生晶相转变，导致催化活性急剧下降。因此，迫切需要开发具有高热稳定性和低温高活性的氨选择性还原氮氧化物的锰基复合氧化物催化剂。