[发明专利]一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及脱硝催化剂和大气污染控制技术领域，尤其是涉及一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂及其制备与应用。本发明通过在以SiC为载体的锰铈金属催化剂上负载金属钐得到了一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂；拓宽了脱硝催化剂的温度窗口，提高了脱硝催化剂的低温活性和催化性能，探究出最佳钐负载量，最大限度地对脱硝催化剂进行优化。本发明以Sm为活性成分的脱硝催化剂在反应中更加稳定，脱硝催化剂寿命得到了提高；也使得气相体系中的反应物可以更好的吸附于脱硝催化剂表面活性位点上，提高催化活性。

技术领域

本发明涉及化工催化剂和大气污染控制技术领域，尤其是涉及一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂及其制备与应用。

背景技术

我国的能源结构以煤炭为主，因此国内大部分发电站以燃烧化石燃料的火力发电为主，但伴随化石燃料的燃烧生成氮氧化物排放到大气也在逐年增长，会造成光化学烟雾、酸雨等问题。大量的氮氧化物对生态环境产生危害，同时对人的身体健康带来巨大的伤害。

在NH₃-SCR脱硝体系中，脱硝催化剂的研发是其核心问题。催化剂的性能决定了脱硝反应的效率，目前商用催化剂主要以钒基催化剂为主，但它存在反应温度高、抗毒害性能差、有毒等一系列弊端，因此开发反应温度低、活性温度窗口宽、抗毒害性能好、价格低廉的催化剂至关重要。

研究表明，除了钒基催化剂之外，其他过渡金属(Fe、Co、Ni等)在NH₃-SCR反应中也具有一定的催化活性，但简单合成单组分、双组分或是多组分催化剂并不能取得一个优异的SCR催化活性，只有合理且有效的设计催化剂结构才能极大的提升催化剂性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂及其制备与应用。

选择性催化还原法(SCR反应)是目前最高效、应用最广的处理方法；即在催化剂的作用下，以NH₃为还原剂，有选择性的将烟气中的污染性气体NOx还原为无毒害的N₂。SiC(碳化硅)由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好一直备受关注，发展到现在已经衍生出各类用途。SiC作为催化剂载体负载金属来参与脱硝反应的气体的吸附、活化、反应、脱附等过程具有较为理想的效果。本发明将Sm作为活性成分添加到以SiC为载体的催化剂中，极大提高了脱硝催化剂的脱硝转化率，降低反应温度、扩大活性温度窗口，扩大高转化率的温度区间，增强抗水能力。因此，将Sm为活性成分用于提高SiC脱硝催化剂的脱硝性能具有广泛的前景。

本发明的目的在于通过将Sm负载在以SiC为载体的脱硝催化剂上，降低了反应温度，扩大了活性温度窗口，提高了低温催化活性、抗水能力及稳定性。而且，本发明的一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂是一种环境友好型的脱硝催化剂。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一个目的是提供一种以Sm为活性成分的脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将SiC溶解于去离子水中，得到SiC水溶液；

(2)将硝酸钐及其他金属盐溶解于去离子水后，加入到步骤(1)得到的SiC水溶液中，得到混合溶液；

(3)将步骤(2)得到的混合溶液进行干燥处理，得到催化剂前驱体；

(4)将步骤(3)得到的催化剂前驱体进行煅烧处理，得到以Sm为活性成分的脱硝催化剂。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，SiC溶解于去离子水，进行超声处理。

在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，其他金属盐为醋酸锰和硝酸铈的混合；

醋酸锰与硝酸铈的摩尔比为5：1。