[发明专利]抗碱金属中毒的脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗碱金属中毒的脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂可用于固定源和移动源排放的氮氧化物脱除。本发明的要点是：使用新型碱金属离子捕获方法，通过离子交换机理将碱金属离子固定于锰钡矿氧化物的孔道内，从而分子筛的催化活性并不会受到影响，抗碱金属中毒能力大大提高。本催化剂使用分子筛提供SCR催化活性，拥有活性高、选择性好、温度窗口宽等优势。利用锰钡矿氧化物来捕获碱金属离子，有效地提高了催化剂的抗碱金属中毒的能力。本方法具有对环境友好、生产工艺简单、适于大规模工业生产等优点，可用于固定源和移动源排放的氮氧化物脱除。

技术领域

本发明涉及一种抗碱金属中毒的脱硝催化剂及其制备方法，特别是一种锰钡矿锰钛氧化 物增强Cu-SAPO-34分子筛脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物是一种常见的大气污染物，众所周知，氮氧化物会导致酸雨、光化学烟雾和雾 霾，也会对人体的呼吸系统造成直接性的伤害。目前，各种技术手段已经被用于控制减少氮 氧化物排放，而选择性催化还原(SCR)技术在常用的氮氧化物脱除技术中最为成熟，其中 以NH₃为还原剂的催化技术研究最为常见。自1986年以来，过渡金属离子交换的分子筛系列 催化剂因为优异的催化性能而引起了越来越广泛的关注。其中，对于CHA型的Cu-SSZ-13分 子筛的研究已经有了非常多的报道。近段时间，Cu-SAPO-34催化剂因其更好的SCR催化活性、 氮气选择性和水热稳定性而被认为是非常出色的催化剂。所以，过渡金属离子交换的分子筛 催化剂拥有着非常大的潜力。

在实际应用中，废气粉灰中的碱金属与碱土金属会引起催化剂活性的剧烈下降。许多研 究者指出，碱金属会造成催化剂孔道堵塞并覆盖催化剂表面，更为致命的是表面酸位的下降 会影响氨的吸附，从而正常的SCR反应便不能发生。事实上，在碱金属中毒的机理上与高效 抗碱金属催化剂的设计制备上已经开展了相当多的研究工作。例如，吴忠标等人(Wang,P.； Wang,H.；Chen,X.；Liu,Y.；Weng,X.；Wu,Z.J.Mater.Chem.A 2015,3,680-690.)利用离子交 换的钛纳米管作为SCR催化剂的载体，其表面丰富的羟基使得酸性位的浓度和强度得到提高， 从而增加抗碱金属能力。李俊华等人(Peng,Y.；Li,J.；Shi,W.；Xu,J.；Hao,J.Environ.Sci. Technol.2012,46,12623-12629.)通过其他活性组分的掺杂来提高抗碱金属性能，同时开发了 一种新型的电泳法使碱金属中毒后的催化剂重生。总而言之，传统的抗碱金属中毒的方法一 般是增加酸位和活性位点，但是这些举措收益并不明显，不能完全满足SCR催化剂实际应用 中的抗碱金属中毒的需求。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有脱硝催化剂的不足，提出了一种抗碱金属中毒的脱硝催 化剂。

本发明的目的之二在于提供该催化剂的制备方法，该方法具有活性好、选择性好、抗碱 金属中毒能力强、制备工艺简单的特点，适于大规模工业生产。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗碱金属中毒的脱硝催化剂，其特征在于该催化剂的结构为：提供催化活性的分子 筛在材料内部，捕获碱金属离子的锰钡矿型氧化物在材料外部提供保护功能。

一种制备上述的抗碱金属中毒的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤 为：

a.将二氧化钛、三氧化二锰和碳酸钾按24：4：3的摩尔比经过充分研磨后在1000～1200 ℃下煅烧8～10h得到锰钡矿型氧化物。

b,用酸处理将锰钡矿型氧化物孔道内的钾离子洗出，酸处理时间为3～8h，得到酸处理后 的锰钡矿型氧化物；

c.将Cu-SAPO-34分子筛与步骤b所得酸处理后的锰钡矿型氧化物按9：1的质量比置于去 离子水中充分混合，去除水，剩余固体干燥，得到抗碱金属中毒的脱硝催化剂。

上述的Cu-SAPO-34分子筛的制备方法为：