專利名稱：一種煙氣低溫脫硝催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種以硅膠為載體的納米Mn基催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一，不僅對人體健康產(chǎn)生危害，而且是臭氧，細粒子和酸沉降等二次污染的重要前體物，因此有效地控制NOx排放是當務(wù)之急。在各種解決NOx排放的技術(shù)中，NH3選擇性催化還原NOx (NH3-SCR)是目前國際上有效，應(yīng)用最廣的煙氣脫硝技術(shù)。NH3-SCR技術(shù)的核心是催化劑，目前商用的催化劑是WO3或MoO3改性的V205/Ti02 (銳鈦礦)催化劑(V2O5質(zhì)量分數(shù)一般小于1%)，這些催化劑在相對高的工作溫度(300 - 400 ° C)下是非常有效的，然而在低于200 ° C的溫度下催化活性在工業(yè)實際中，為保持較高的反應(yīng)溫度，須將NH3-SCR裝置置于脫硫和靜電除塵裝置前，以滿足催化劑工作需要的溫度。這樣就產(chǎn)生了催化劑容易失活，以及還原劑NH3的直接氧化導(dǎo)致NH3-SCR效率降低的問題。采用低溫NH3-SCR技術(shù)是解決上述問題的方法之一。近年來科學(xué)家已經(jīng)在這類催化劑的研發(fā)上做了大量的探索，其中包括貴金屬(Pt，Pd和Ag等)和過渡金屬(Mn, Fe, V, Cr, Cu和Co等)氧化物兩大類催化劑。貴金屬催化劑在低溫下具有良好的催化活性，但由于催化劑成本較高，操作溫度窗口較窄，催化劑易燒結(jié)，穩(wěn)定性差等缺點，目前對低溫NH3-SCR催化劑的研究主要集中于過渡金屬氧化物催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種煙氣低溫脫硝催化劑及其制備方法。一種煙氣低溫脫硝催化劑，以錳的氧化物為活性組分，二氧化硅為載體。所述的煙氣低溫脫硝催化劑的制備方法，步驟如下:
1、配制水的體積分率為0.1%- 20%低級醇溶液，攪拌下每100 mL低級醇溶液依次加入0.1 - 25 g的SiO2，充分混合均勻；
2、分別配制溶液和濃度為1- 300 g/L的無機堿或有機酸的醇溶液，濃度為1- 300g/L的Mn鹽的醇溶液,攪拌條件下滴加至步驟I)得到的反應(yīng)體系中，反應(yīng)10 min -10 hr,反應(yīng)溫度為-5 °C - 70 ° C，過濾，干燥，焙燒后得到催化劑。所述的低級醇是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其醇類的同分異構(gòu)體中的一種或多種。所述的無機堿是NaOH或Κ0Η，有機酸是檸檬酸或草酸或水楊酸。所述的Mn鹽是醋酸錳，硝酸錳或氯化錳。所述的Mn與SiO2的摩爾比為0.05-1.0。所述的焙燒的溫度為300-700 ° C。本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明制備的催化劑具有高比表面積和分散性，而且穩(wěn)定性好，抗燒結(jié)能力強，應(yīng)用于 煙氣脫硝中，具有良好的低溫活性。


圖1是本發(fā)明方法制得的催化劑的X射線衍射圖譜；
圖2是本發(fā)明方法制得的催化劑的透射電鏡 圖3是本發(fā)明方法制得的催化劑的低溫SCR催化活性圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明。實施例1
取Ig SiO2 (比表面約為200 m2/g)分散于200 mL無水乙醇中，加入2 mL去離子水。向體系中滴加4.6667 g/L的檸檬酸乙醇溶液50 mL，在30 ° C溫度下攪拌吸附3 h。然后向體系中滴加濃度為8.1667 g/L的醋酸錳乙醇溶液50 mL，在30 ° C溫度下反應(yīng)3 h。經(jīng)充分反應(yīng)后得催化劑前體物，再經(jīng)抽濾干燥后將樣品放在馬弗爐中400 ° C焙燒5 h得到催化劑。XRD分析表明該催化劑中負載的MnOx以Mn3O4的形式存在(如圖1所示)，TEM測試結(jié)果表明該方法制備的催化劑分散性良好(如圖2所示)，將該催化劑應(yīng)用于煙氣脫硝中，NO的轉(zhuǎn)化率在180 ° C可以達到80%，在200 ° C可以達到90%以上(催化活性圖如圖3所示)。實施例2
取0.2g SiO2分散于200 mL無水甲醇中，加入0.2 mL去離子水。向體系中滴加5.3333g/L的NaOH甲醇溶液50 ml，在30 ° C溫度下攪拌吸附3 h。分別向體系中滴加濃度為23.8095 g/L的硝酸錳甲醇溶液50 mL，在30° C溫度下反應(yīng)3 h。經(jīng)充分反應(yīng)后得催化劑前體物，再經(jīng)抽濾干燥后將樣品放在馬弗爐中300 ° C焙燒5 h得到催化劑。將該催化劑應(yīng)用于煙氣脫硝中，NO的轉(zhuǎn)化率在160 ° C可以達到70%，在200 ° C可以達到80%以上。實施例3
取Ig SiO2分散于200 mL無水丙醇中，加入I mL去離子水。向體系中滴加12 g/L草酸的丙醇溶液50 mL，在-5 ° C溫度下攪拌吸附24 h。向體系中滴加的26.4 g/L氯化錳丙醇溶液50 mL，在-5 ° C溫度下反應(yīng)3 h。經(jīng)充分反應(yīng)后得催化劑前體物，再經(jīng)抽濾干燥后將樣品放在馬弗爐中700 ° C焙燒5 h得到催化劑。將該催化劑應(yīng)用于煙氣脫硝中，NO的轉(zhuǎn)化率在160 ° C可以達到55%，在200 ° C可以達到60%以上。實施例4
取50g SiO2分散于200 mL無水異丙醇中，加入40 mL去離子水。向體系中滴加115 g/L的水楊酸異丙醇溶液50 mL，在20 ° C溫度下攪拌吸附3 h。向反應(yīng)體系中滴加204.1667g/L醋酸錳異丙醇溶液50 mL，在20 ° C溫度下反應(yīng)10 h。經(jīng)充分反應(yīng)后得催化劑前體物，再經(jīng)抽濾干燥后將樣品放在馬弗爐中400 ° C焙燒5 h得到催化劑。將該催化劑應(yīng)用于煙氣脫硝中，NO的轉(zhuǎn)化率在160 ° C可以達到65%，在200 ° C可以達到75%以上。實施例5
取Ig SiO2分散于200 mL無水丁醇中，加入2 mL去離子水。向體系中滴加3.7333 g/mL的KOH的丁醇溶液50 mL，在70 ° C溫度下攪拌吸附10 min。向體系中滴加8.1667 g/L醋酸錳的丁醇溶液50 ml，在70° C溫度下繼續(xù)反應(yīng)10 min。經(jīng)充分反應(yīng)后得催化劑前體物，再經(jīng)抽濾干燥后將樣品放在馬弗爐中400 ° C焙燒5 h得到催化劑。將該催化劑應(yīng)用于煙氣脫硝中，NO的轉(zhuǎn)化率在160 ° C可以達到60%，在200 ° C可以達到70%以上。
權(quán)利要求
1.一種煙氣低溫脫硝催化劑，其特征在于，它以錳的氧化物為活性組分，以高比表面積的納米級親水二氧化硅為載體。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣低溫脫硝催化劑的制備方法，其特征在于，步驟如下: O配制水的體積分率為0.1% - 20%低級醇溶液，攪拌下每100 mL低級醇溶液依次加入0.1 - 25 g的SiO2，充分混合均勻； 2)分別配制溶液和濃度為1-300 g/L的無機堿或有機酸的醇溶液，濃度為1- 300 g/L的Mn鹽的醇溶液，攪拌條件下滴加至步驟I)得到的混合均勻后的反應(yīng)體系中，反應(yīng)10min -10 hr，反應(yīng)溫度為-5 ° C - 70 ° C，過濾，干燥，焙燒后得到催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的低級醇是甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其醇類的同分異構(gòu)體中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的無機堿是NaOH或Κ0Η，有機酸是檸檬酸或草酸或水楊酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的Mn鹽是醋酸錳，硝酸錳或氯化猛。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的Mn與SiO2的摩爾比為0.05-1.0。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的焙燒的溫度為300- 700° C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙氣低溫脫硝催化劑及其制備方法。該催化劑以錳的氧化物為活性組分，二氧化硅為載體。步驟如下1)配制水的體積分率為0.1%-20%低級醇溶液，攪拌下按每100mL低級醇溶液依次加入0.1-25g的SiO2，充分混合均勻；2)分別配制溶液和濃度為1-300g/L的無機堿或有機酸的醇溶液，濃度為1-300g/L的Mn鹽的醇溶液，攪拌條件下滴加至步驟1)得到的反應(yīng)體系中，反應(yīng)10min-10hr，反應(yīng)溫度為-5oC-70oC，過濾，干燥，焙燒后得到催化劑。本發(fā)明可用于煙氣脫硝，具有良好的煙氣中NO脫除活性。
文檔編號B01D53/56GK103170328SQ201310067488
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者蔣新, 高琳心, 吳忠標 申請人:浙江大學(xué)