[发明专利]一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，所述低温SCR催化剂由以下质量百分比的原料组成：20～40％陶瓷材料、10～20％负载MnO_X金属相变微胶囊、5～25％造孔剂、5～25％烧结助剂、10～40％聚乙烯醇和1～10％改性剂；所述负载MnO_X金属相变微胶囊由具有热胀空腔的金属相变微胶囊及负载在所述金属相变微胶囊上的MnO_X组成。本发明的低温SCR催化剂，呈多孔结构，最佳使用温度为200～300℃，不仅脱氮效率可达90％以上，而且其在低温环境中具有优异的抗温度波动性能，可满足污染物中氮氧化物的高效催化要求，使其满足排放限值。

技术领域

本发明涉及低温SCR催化剂的技术领域，尤其涉及一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂及其制备方法。

背景技术

NO_X是大气的主要污染物之一，对人体健康和生态环境都有巨大的危害，NO、N₂O、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅是NO_X的主要存在形式。高浓度的NO会对人体产生强烈危害，NO进入人体后会与血液中的血红蛋白结合，降低红细胞输送氧气的能力，引起组织缺氧。此外，NO和NO₂是光化学污染中的一次污染物，经强烈太阳紫外线照射后会生成新的二次污染物，危害环境。

随着我国经济发展的日新月异，氮氧化物的排放日益增多，主要来源于化石燃料的燃烧、机动车尾气的排放。如果不采取进一步的措施，未来我国的氮氧化物排放量将持续增长，势必会造成严重的环境危害。目前应用在工业上的脱硝技术主要是SCR脱硝技术。20世纪50年代美国Eegelh-arcl公司首先发明了SCR脱硝技术，日本于20世纪六七十年代实现了商业化应用。SCR脱硝技术目前以氨催化还原法为主，NH₃优先与NO_X发生还原脱除反应，生成氮气和水，没有副产物，不形成二次污染。

目前商用催化剂主要是V₂O₅-WO₃、MoO₃/TiO₂，以TiO₂为载体、V₂O₅为活性组分、WO₃或MoO₃为活性助剂，活性助剂的添加提高了催化剂的高低温活性并有效抑制副反应的发生。该催化剂属于中高温催化剂，活性温度窗口在300～400℃，在低温下无法达到预期的脱硝效果。此外，V对生态环境有毒害作用，不利于V基催化剂的未来发展。因为环境法规的严格要求，包括工业NO_X的排放标准要求、柴油发动机NO_X排放限值要求等，需要SCR脱硝催化剂毒性更低、温度窗口更宽以及低温活性更好。因此，低温高效、性能稳定、对环境无毒害作用的低温SCR脱硝催化剂已成为研究热点。

近年来，国内外在目前的低温SCR催化剂研究中，锰基催化剂、碳基催化剂表现出较好的催化性能，成为研究的重点。于此同时，相变材料因在相变过程中能吸收和释放大量的相变潜热且温度保持恒定而广泛地应用于能量贮存和温度控制领域，因此基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂可以使SCR装置维持在最佳脱氮温度附近工作，提高催化剂效率，故一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂成为可行之举。

发明内容

鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，以解决现有SCR催化剂低温催化活性差，脱氮效率低、性能不稳定等问题。基于此，发明人构思并通过深入研究后，提出“双层包覆，牺牲内层”法制备基于金属相变微胶囊的低温SCR催化剂，从源头上不仅可解决金属热胀导致的微胶囊破裂问题，而且提高了SCR催化剂低温催化活性，使其具有突出的脱氮效率和稳定性能，满足催化剂长期使用要求。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：