[发明专利]一种低温SCR氧化锰催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种低温SCR氧化锰催化剂及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：向高锰酸钠溶液中加入酸，调节氢离子浓度为0.06~0.4 mol/L，静置，过滤，洗涤，干燥后得二氧化锰；S2：将S1所得二氧化锰于300‑400℃下煅烧即得到所述氧化锰催化剂。本发明提供的制备方法工艺简单，控制方便，产量大，易于工业化推广应用；制备得到的氧化锰催化剂为无晶型的结构，可作为低温SCR催化剂，表现出良好的低温SCR脱硝活性和较宽的温度窗口，在150℃转化率达到90%，且在150~250℃范围内转化率维持在90%以上。

技术领域

本发明属于材料合成领域，具体涉及一种低温SCR氧化锰催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

煤、化石燃料的燃烧以及机动车尾气中都包含大量的氮氧化物（NO_x）。NO_x是雾霾的成因之一，也会造成酸雨、臭氧层空洞、光化学烟雾等，严重危害人类健康。选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）是消除NO_x的最有效的技术之一。该技术一般以NH₃为还原剂，在催化剂的作用下将NO_x还原为N₂。

传统的钒系催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MoO₃/TiO₂）是最常见的SCR催化剂。其一般在300~400℃拥有良好的脱硝活性和选择性，然而低温活性普遍不高，在应用上不能满足多方面的需求。例如，除电力（热力）和机动车行业外，玻璃、焦化、工业锅炉、垃圾焚烧、水泥和工业窑炉等非电力行业也排放大量的NO_x，且烟气温度在300℃以下。此外，在机动车行业，随着国家排放法规的升级，对冷启动阶段排放的NO_x有了更严格的要求。

因此，开发在150~250℃的低温段拥有良好脱硝活性的低温SCR催化剂具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中传统的钒系催化剂在汽车尾气脱硝处理中低温活性不高的缺陷，提供一种低温SCR氧化锰催化剂的制备方法。本发明提供的制备方法工艺简单，控制方便，产量大，易于工业化推广应用；制备得到的氧化锰催化剂可作为低温SCR催化剂，表现出良好的低温SCR脱硝活性和较宽的温度窗口，在150℃转化率达到90%，且在150~250℃范围内转化率维持在90%以上。

本发明的另一目的在于提供一种低温SCR氧化锰催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述锰氧化物改性钒系催化剂在脱硝处理中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温SCR氧化锰催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：向高锰酸钠溶液中加入酸，调节氢离子浓度为0.06~0.4 mol/L，静置，过滤，洗涤，干燥后得二氧化锰；

S2：将S1所得二氧化锰于300-400℃下煅烧即得到所述氧化锰催化剂。

氧化锰是一种廉价的过渡金属氧化物，其具有丰富的价态、良好的低温还原性并能提供一定量的酸性中心，可促进NO氧化为NO₂，提高SCR的反应速率，十分适宜作为低温SCR催化剂。

常规情况下，一般对高锰酸钾进行还原得到二氧化锰，再进行煅烧得到氧化锰催化剂，此时钾离子在煅烧过程中可使得氧化锰保持住原有的晶型。而本发明的发明人经过多次研究发现，如选用高锰酸钠作为锰源，经煅烧后，将得到一种无晶型的结构，这种无晶型的结构暴露了更多的活性氧，具有更好的氧化还原性，更好的催化活性。因此，本发明提供的氧化锰催化剂具有更为优异的低温活性。