[发明专利]钐掺杂锰系低温脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了钐掺杂锰系低温脱硝催化剂及其制备方法和应用。该钐掺杂锰系低温脱硝催化剂包括载体和活性组分，所述载体为TiO₂，所述活性组分为Fe、Mn、Sm的氧化物。该钐掺杂锰系低温脱硝催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)以TiO₂、Sm的可溶性盐、Mn的可溶性盐以及Fe的可溶性盐为原料，采用沉积沉淀法获得沉淀；(2)将沉淀洗涤、干燥、煅烧，即得到钐掺杂锰系低温脱硝催化剂。脱硝方法采用上述的脱硝催化剂，或采用上述的制备方法制备得到的脱硝催化剂。在本发明的脱硝催化剂以TiO₂为载体，掺杂金属的氧化物均匀地分布于TiO₂的表面，可以充分地发挥脱硝活性，展示出了优异的低温脱硝活性，非常适于对我国非电行业排放的低温烟气中的NOx进行脱硝处理。

技术领域

本发明涉及脱硝的技术领域，具体而言，涉及钐掺杂锰系低温脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NOx)是PM2.5、光化学烟雾和酸雨等区域性大气污染的主要前驱体之一。NH₃-SCR脱硝是治理烟气中NOx的主流技术，该技术的核心是脱硝催化剂。燃煤电站锅炉烟气脱硝系统中使用的钒钨钛脱硝催化剂的活性温度窗口一般为300～400℃。然而，钢铁、烧结、水泥等非电行业的烟气排放温度一般低于280℃，采用钒钨钛脱硝催化剂将难以发挥最佳的活性。因此，开发低温活性好、抗硫性能强的低温脱硝催化剂具有重要理论价值和广泛应用前景。

过渡金属的氧化物作为脱硝催化剂已受到较多的研究和实践。在诸多过渡金属中，Mn由于其特殊的价电子构型、良好的氧化还原性质，因此被广泛用于脱硝领域。但纯的MnOx脱硝性能和N₂选择性欠佳且抗硫抗水性能较差，因此通常会结合其他金属进行改性。例如，中国发明专利CN109772417A公开了一种含钐低温脱硝催化剂及其制备方法，虽然制备出了含有Ti、Mn和Sm的脱硝催化剂，但是由于以Ti(SO₄)₂、Mn(NO₃)₂和Sm(NO₃)₃为原料以及采用沉淀法和对沉淀进行烧结，因此得到的脱硝催化剂为TiO₂、MnO₂和Sm₂O₃构成的无序状混合物，很明显，由于脱硝活性较好的MnO₂和Sm₂O₃可能被大量的TiO₂包裹，因此MnO₂和Sm₂O₃难以充分地发挥脱硝作用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供脱钐掺杂锰系低温脱硝催化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中脱硝催化剂低温活性差的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了钐掺杂锰系低温脱硝催化剂。该钐掺杂锰系低温脱硝催化剂包括载体和活性组分，所述载体为TiO₂，所述活性组分为Fe、Mn、Sm的氧化物。

进一步地是，所述脱硝催化剂的比表面积≥80m²/g；所述脱硝催化剂的孔体积≥0.2cm³/g；所述脱硝催化剂的孔径为6～22nm。

为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了钐掺杂锰系低温脱硝催化剂的制备方法。该钐掺杂锰系低温脱硝催化剂的制备方法包括以下步骤：

(1)以TiO₂、Sm的可溶性盐、Mn的可溶性盐以及Fe的可溶性盐为原料，采用沉积沉淀法获得沉淀；

(2)将沉淀洗涤、干燥、煅烧，即得到钐掺杂锰系低温脱硝催化剂。

进一步地是，可溶性盐为硝酸盐或水合硝酸盐；或可溶性盐为乙酸盐或水合乙酸盐；或可溶性盐为硫酸盐或水合硫酸盐。