一种烟气脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种烟气脱硝催化剂及其制备方法，属于氮氧化物还原催化材料技术领域。该烟气脱硝催化剂以MnCe混合物为活性组分，制备方法包括以下步骤：(1)将硝酸铈和表面活性剂(盐酸多巴胺、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠)加入到乙醇溶液中，然后再加入硝酸锰，搅拌溶解，得到混合溶液；(2)将混合溶液在150～250℃保温30～50h，水洗后60～90℃下干燥，得到粉末；(3)将粉末在空气中进行热处理，得到烟气脱硝催化剂。本发明专利技术的有益之处在于：操作简单，反应条件温和，制备得到的烟气脱硝催化剂形貌可控，在较宽的温度窗范围内具有优良的NO

【技术实现步骤摘要】
一种烟气脱硝催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种催化剂及其制备方法，具体涉及一种烟气脱硝催化剂及其制备方法，属于氮氧化物还原催化材料


技术介绍

[0002]由氮氧化物(NO
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)引起的臭氧和酸雨等环境污染问题日益突出,如何有效地消除NO是目前环保领域的重要课题。
[0003]氨气选择催化还原法(NH3‑
SCR)是脱除烟气中NO
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效率最高、应用最为广泛的脱硝技术，该技术的核心是催化剂的研究。商用的NH3‑
SCR催化剂主要是V2O5‑
TiO2和V2O5‑
WO2(MoO2)
‑
TiO2，该类催化剂在350～400℃表现出较高的NO去除率和良好的抗硫性。当然，该类催化剂在实际应用中也存在一些问题，例如：
[0004](1)活性组分V2O5的前驱物毒性非常大，对人体和环境都具有毒害作用；
[0005](2)V2O5‑
TiO2和V2O5‑
WO2(MoO2)
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TiO2的制备条件较为严格，不易控制；
[0006](3)V2O5‑
TiO2和V2O5‑
WO2(MoO2)
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TiO2的操作温度窗较窄,且控制严格,不适合我国现有电厂烟气脱硝；
[0007](4)使用V2O5‑
TiO2和V2O5‑
WO2(MoO2)
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TiO2催化烟气脱硝时，SO2向SO3转化具有较高的转化率，使得生成的SO3与逃逸的NH3烟气中的水蒸气反应生成NH4HSO4，在温度低于NH4HSO4露点(300～320℃)时，NH4HSO4易凝结在设备和管道上，进而造成设备腐蚀和管道堵塞。
[0008]因此，需要开发一种在较宽的温度窗范围内具有优良的NO
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脱除效果和抗硫中毒能力的无钒催化剂。
[0009]在许多不同的氧化反应中，MnO
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CeO2材料被认定是一种具有高活性的催化剂。发展一些新的方法来合成形貌可控的MnO
x
‑
CeO2材料是非常重要的。
[0010]近年来，人们对纳米结构的Ce合成进行了研究，研究发现：
[0011](1)通过改变温度和NaOH浓度，或者使用有机添加剂吸附在生长颗粒表面，都可以得到不同形貌的Ce，据报道，使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为封端配体，可以形成尺寸在100～500nm范围内的单分散球形Ce粒子；
[0012](2)在CeO2中，Ce很容易在三氧化态和四氧化态之间转换，并可能被较低的价元素取代，导致产生氧空位；
[0013](3)CeO2在高温下能释放氧气。
[0014]人们不仅对纳米结构的Ce合成进行了研究，还对纳米结构的Mn合成进行了研究。
[0015]具有不同锰价的锰氧化物(MnO
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)，在氧化催化和天然氧化剂中也很有名。大量的研究致力于纳米结构的纳米氧化催化剂的制备，用于挥发性有机化合物的氧化、用NH3选择性还原NO或水的氧化。锰和氧化铈之间的结合已经成为几个研究的主题，主要是在氧化催化中，也用于NH3选择性还原NO。锰和铈之间常有协同作用，锰很容易取代铈晶格中的铈，增加铈中的氧迁移率，然后通过锰和铈的氧化还原循环改善氧的活化和转移，解释了催化剂
效率的提高。还原的氧化锰被铈重新氧化，还原的氧化铈被空气中的氧重新氧化为CeO2。
[0016]最近，理论研究越来越有兴趣解释这种混合氧化物的行为。Ce
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Mn氧化物也可以从其特殊的电性能中获益，例如在固体氧化物燃料电池中。Ce
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Mn氧化物可通过浸渍法、共沉淀法、溶胶
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凝胶法、水热法或乙醇热法和燃烧法合成，通常形成一种包含固溶体和分离的氧化锰相的复杂混合物。只有少数研究涉及通过溶剂热法合成混合锰
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铈系统，通过pH控制或添加丙烯酸很好的实现了形貌控制，获得了立方体、棒状或雪花状的Ce
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Mn氧化物。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的在于：提供一种形貌可控的、在较宽的温度窗范围内具有优良的NO
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脱除效果和抗硫中毒能力的MnCe混合物(烟气脱硝催化剂)及其制备方法。
[0018]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
[0019]一种烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0020](1)将硝酸铈和表面活性剂加入到乙醇溶液中，然后再加入硝酸锰，搅拌溶解，得到混合溶液，其中，所述表面活性剂包括盐酸多巴胺、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠和硬脂酸钠，锰、铈和表面活性剂的摩尔比为1:0.5～1:0.025～0.5；
[0021](2)将得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，150～250℃保温30～50h，水洗固体多次后60～90℃下干燥，得到粉末；
[0022](3)将得到的粉末在空气中进行热处理以消除聚合物，得到以MnCe混合物为活性组分的脱硝催化剂。
[0023]优选的，在步骤(1)中，所述乙醇溶液是由乙醇和水按照体积比3:1混合而成的。
[0024]优选的，在步骤(2)中，高压釜的升温速度为1～10℃/min。
[0025]优选的，在步骤(3)中，热处理的温度为200～500℃，保温时间为3～10h，升温速度为1～10℃/min。
[0026]一种烟气脱硝催化剂，其特征在于，以MnCe混合物为活性组分，由前述方法制备得到。
[0027]本专利技术的有益之处在于：
[0028](1)本专利技术提供的烟气脱硝催化剂，在制备过程中通过添加不同的表面活性剂，可以获得不同的形貌，如：片状、球状、管状，实现了形貌可控，这些形貌的烟气脱硝催化剂均具有较大的比表面积和较好的分散延展性，因此均具有较高的催化活性；
[0029](2)本专利技术提供的烟气脱硝催化剂，通过合理的配比活性组分CeO
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和MnO
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，扩宽了操作温度窗(150～300℃)，在150℃下NO
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脱除效率高于70％，在300℃下NO
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脱除效率高于94％；
[0030](3)本专利技术提供的烟气脱硝催化剂，活性组分中的CeO
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可以有效抑制二氧化硫的氧化，在操作温度窗内抗硫中毒能力稳定，循环使用5次后抗硫中毒能力没有明显下降；
[0031](4)本专利技术提供的烟气脱硝催化剂的制备方法，反应条件温和，操作简单，易于推广应用。
附图说明
[0032]图1是本专利技术制备得到的Ce
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Mn氧化物的SEM图，其中：
[0033](a)是实施例1制备得到的Ce
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Mn氧化物的SEM图；
[0034](b)是实施例9制备得到的Ce...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硝酸铈和表面活性剂加入到乙醇溶液中，然后再加入硝酸锰，搅拌溶解，得到混合溶液，其中，所述表面活性剂包括盐酸多巴胺、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠和硬脂酸钠，锰、铈和表面活性剂的摩尔比为1:0.5～1:0.025～0.5；(2)将得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，150～250℃保温30～50h，水洗固体多次后60～90℃下干燥，得到粉末；(3)将得到的粉末在空气中进行热处理以消除聚合物，得到以MnCe混合物为活性组分的脱硝催化剂。2.根据权利要求1所述的烟气脱硝催化剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲毅，朱浩，唐晓亮，丁宇，杨宏旺，王翠辉，王玥，张维军，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：