[发明专利]一种络合酸液制备Mn基尖晶石低温脱硝催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种低温高效锰基尖晶石脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将锰盐与金属盐溶于蒸馏水中，在20‑90℃条件下搅拌1‑12h，在搅拌的同时缓慢加入络合酸液，所述锰盐、金属盐、蒸馏水和络合酸液的摩尔比为：0.1‑1.0：0.025‑0.05：6.5‑10.5：0.05‑1.0；室温下搅拌1‑2h，溶液呈透明胶状，放置于90‑140℃的烘箱中烘干发酵至蓬松多孔的尖晶石前躯体；将制得的尖晶石前躯体，研磨并过50‑200目筛，于空气氛围下，以2‑10℃min^‑1的升温速度，设置升温程序从室温升至400‑750℃的马弗炉中焙烧3‑6h，待炉温冷却至室温，得到锰基尖晶石相脱硝催化剂。本发明方法制出的尖晶石脱硝催化剂粒径大小适中分布均匀，低温活性高，在100‑150℃脱硝活性保持在90％以上，具有良好的抗硫抗水能力。

技术领域

本发明属于工业尾气烟气脱硝处理和环保材料催化剂的制备领域，具体涉及尖晶石脱硝催化剂的合成方法。

背景技术

氮氧化合物(NOx)是形成酸雨、光化学烟雾、臭氧消耗和水资源富营养化等一系列问题的大气重要污染物之一，对人类的健康和自然环境造成了严重的危害。目前高效去除氮氧化合物的方法，是利用催化材料对氮氧化合物进行催化还原转化氮气。其中，NH₃选择性催化还原NOx(NH₃-SCR)的反应，以其较高的NOx去除率而得到了广泛的应用。

然而，工业窑炉排放的烟气温度低于300℃，甚至有些垃圾焚烧炉、水泥窑炉、陶瓷窑炉、玻璃窑炉等会低于150℃，因此要求NH₃-SCR催化剂须在低温下(100～300℃)保持良好的催化活性。目前已经商业化的NH₃-SCR催化剂V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂是一种典型的中温NH₃-SCR催化剂。但该催化剂存在着工作温度窗口窄且温度高(350-400℃)、氮气选择率低、催化剂元素污染性大回收处理麻烦等不足。因此，更多的研究人员将研发方向集中在开发低温高活、性能稳定、成本低环境友好的NH₃-SCR催化剂。

目前，低温脱硝催化剂的制备主要以浸渍法为主，中国专利CN109647502A一种新型低碳环保催化剂的制备方法及应用中，以经过处理的H-β分子筛为载体，通过浸渍的方式与活性组分结合，但H-β分子筛载体前处理较复杂需要300-600℃煅烧3-6小时，浸渍阶段与活性组分离子交换的时间较长，相比于氧化铝或钛白粉做载体，分子筛载体的成本较高，不适合大范围工业应用；专利CN110787807A低温脱硝催化剂及其制备方法和烟气脱硝的方法中，采用自制介孔TiO₂作为载体与含有过渡金属盐溶液和铁助剂进行煅烧制备得到，但介孔TiO₂前期制备需要经过酸解、还原、结晶、成胶、煅烧，表面氢化还原等工艺，制备过程复杂不易操作，也不适合工业化生产应用。专利CN109603815A采用沉淀法制备的高选择性低温锰基脱硝催化剂；专利CN110743561A采用混合挤出成型煅烧晶化法制备低温脱硝催化剂；专利CN107983354A阐述了一种抗碱中毒铜基尖晶石低温脱硝催化剂的制备方法，专利重点阐述了尖晶石相的低温脱硝催化剂增强了铜基尖晶石催化剂的抗碱中毒能力，并未报道脱硝性能和抗硫抗水性；以上专利均未提及催化剂形貌对脱硝性能的是否有影响。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有技术的不足，通过溶液络合法制备出外形呈规则立方体的Mn基尖晶石低温脱硝催化剂，因其外观结构规则、比表面积大、活性位点多和电子交互能力强而表现出较优的低温脱硝活性及抗硫抗水性能。

本发明实现上述目标采用如下技术方案予以实现：

本发明提供一种络合酸液制备Mn基尖晶石低温脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：