纳米片低温scr烟气脱硝催化剂及制法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护与纳米催化领域，具体设及一种γ-Μη化纳米片低溫SCR烟气 脱硝催化剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一，会造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层空桐 W及细颗粒物污染等一系列环境问题，对人体健康和生态环境也具有极大危害。如何有效 控制和减少氮氧化物的排放是今后解决大气环境质量问题的关键。氮氧化物主要来源于化 石燃料的燃烧，据统计，全国工业氮氧化物排放量的绝大部分来自于电力、热力生产和供应 业，其中火电行业氮氧化物贡献值最大，因此，电力行业是我国控制氮氧化物排放的重点领 域。在众多氮氧化物污染控制技术中，选择性催化还原（SCR)烟气脱硝技术最为成熟有效， 在燃煤电厂烟气净化过程中应用广泛。
[0003] 催化剂是SCR烟气脱硝技术的关键，目前商业用SCR催化剂主要为V2化-W〇3(Mo〇3)/ Ti化系列催化剂，其活性溫度窗口在中溫段(300~400°C)，由于所需的溫度较高，SCR脱硝 装置一般置于除尘和脱硫装置之前，因而催化剂易受到粉尘的冲刷和堵塞，寿命降低。而如 将脱硝装置布设在脱硫除尘装置之后虽然可W减轻S〇2和灰尘的影响，但此时烟气溫度会 下降到200°CW下，为了避免中溫催化剂需要再加热烟气浪费能耗，开发低溫、高效的SCR催 化剂对解决运一问题具有非常重要的意义。
[0004] 纳米结构催化剂的设计与制备是多相催化的核屯、问题之一。提高催化活性的传统 方法是减小催化剂粒子的尺寸W暴露更多的表面活性位，即纳米催化中的尺寸效应，但运 种方法往往带有一定程度的经验性和随机性。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种丫 -Μη化纳米片 低溫SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，通过本发明制备方法所得到的催化剂可使SCR脱硝系 统在低溫下高效脱除烟气中的NOx。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到丫 -Mn〇2纳米片低溫SCR烟气脱硝 催化剂。
[0007] 本发明的再一目的在于提供上述丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂的应用。 [000引本发明的目的通过W下技术方案实现：
[0009] 一种丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，具体制备步骤为：
[0010] (1)将高儘酸钟配成水溶液，得到高儘酸钟溶液;将氯化儘配成水溶液，得到氯化 儘溶液；
[0011] (2)在揽拌的条件下，将氯化儘溶液滴加到高儘酸钟溶液中，混合均匀，得到混合 液；步骤（2)所述混合液中高儘酸钟与氯化儘的摩尔比为（1.5~6.0)mmol :(2.5~10.0) mmol ；
[0012] (3)将步骤(2)的混合液置于水热反应蓋中进行水热合成反应，离屯、，洗涂，干燥， 得到丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂。
[001引步骤（1)中所述高儘酸钟溶液的浓度为0.05~0.2mol/L。
[0014]步骤(1)中所述氯化儘溶液的浓度为0.25~1. Omol/L。
[001引步骤(2)中所述混合的时间为30~120min。
[0016] 步骤(3)中所述水热合成反应的溫度为100~140°C。
[0017] 步骤(3)中所述水热合成反应的时间为8~12h。
[0018] 步骤(3)中所述水热合成反应的升溫速率为2~5°C/min
[0019] 步骤(3)中所述干燥溫度为60~100°C，干燥时间为10~16h。
[0020] 步骤(3)中所述洗涂是指采用去离子水进行洗涂并洗涂至中性。
[0021] 所述丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂通过上述制备方法制备得到。
[0022] 所述丫 -Μη〇2纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂应用于SCR烟气脱硝领域，特别是低 溫SCR烟气脱硝系统。
[0023] 本发明利用一步水热法可W在纳米尺度上有效调变Μη化的形貌，通过纳米催化材 料的形貌可控合成，可选择性地暴露高活性或特定能量晶面，从而大幅度地提升催化性能。 本发明所制备的γ-Μη化纳米片催化剂具有较强的氧化还原能力，较多的强酸性位点，很好 地表现出了催化剂的低溫脱硝活性。
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0025] (1)本发明的制备方法中所用的原材料种类少，来源丰富，成本合理，对环境友好；
[0026] (2)本发明的制备方法可操作性强，过程快速简单；
[0027] (3)本发明制备获得的丫-Μη化纳米片晶型单一，形貌完整，粒径均匀且产率很高；
[00%] (4)本发明获得的丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂具有较强的氧化还原能 力，较多的强酸性位点，很好地表现出了催化剂的低溫脱硝活性，在W氨为还原剂，溫度为 130~250°C的范围内NO的转化率可一直保持在90% W上，最高时接近99%。
【附图说明】
[0029] 图1为实施例2制备的丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂的NO转化率曲线；
[0030] 图2为实施例2制备的丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂的XRD谱图；
[0031] 图3为实施例2制备的丫 -Μη化纳米片低溫SCR烟气脱硝催化剂的SEM和ΤΕΜ图；其中 图3(a)为5万倍的SEM图、图3(b)为10万倍的SEM图，图3(c)为170万倍的ΤΕΜ图、3(d)为800万 倍的ΤΕΜ图。
【具体实施方式】
[0032] W下结合实施例对本发明的实施作进一步说明和描述，但本发明的实施方式并不 限于此。如有未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0033] 实施例1
[0034] (1)高儘酸钟溶液的制备:将1.5mmol高儘酸钟固体试剂加入到去离子水中，混合 均匀，得至lj30mL浓度为0.05mol/L的高儘酸钟溶液；
[0035] (2)氯化儘溶液的制备:将5mmol氯化儘固体试剂加入到去离子水中，混合均匀，得 到lOmL浓度为ο. 5mol/L的氯化儘溶液；
[0036] (3)混合溶液的制备:将步骤(2)的氯化儘溶液逐滴地加入到步骤（1)的高儘酸钟 溶液中，室溫下揽拌60min，得到混合液；
[0037] (4)水热合成反应:将步骤(3)中的混合液转移到lOOmL反应蓋中升溫并进行水热 合成反应，水热溫度120°C，水热时间lOh，升溫速率2°C/min，待反应结束后将产物离屯、、并 用去离子水洗涂至中性，最后置于60°C鼓风干燥箱中干燥12h，得到丫 -Μη化纳米片低溫SCR 烟气脱硝催化剂。
[003引实施例2
[0039] (1)高儘酸钟溶液的制备:将3.Ommol高儘酸钟固体试剂加入到去离子水中，混合 均匀，得至lj30mL浓度为0.1mol/L的高儘酸钟溶液；
[0040] (2)氯化儘溶液的制备:将5mmol氯化儘固体试剂加入到去离子水中，混合均匀，得 到lOmL浓度为0.5mol/L的氯化儘溶液；
[0041] (3)混合溶液的制备:将步骤(2)所得的氯化儘溶液逐滴地加入到步骤（1)的高儘 酸钟溶液中，室溫下揽拌60min，得到混合液；
[0042] (4)水热合成反应:将步骤(3)中的混合液转移到lOOmL反应蓋中升溫并进行水热 合成反应，水热溫度120°C，水热时间lOh，升溫速率2°C/min，待反应结束后将产物离屯、、并 用去离子水洗涂至中性，最后置于60°C鼓风干燥箱中干燥12h，得到丫 -Μη化纳米片低溫SCR 烟气脱硝催化剂。
[0043] 实施例3
[0044] (1)高儘酸钟溶液的制备:将6.Ommol高儘酸钟固体试剂加入到去离子水中，混合 均匀，得到30mL浓度为0.2mol/L的高儘酸钟溶液；
[0045] (2)氯化儘溶液的制备:将5mmol氯化儘固体试剂加入到去离子水中，混合均匀，得 到lOmL浓度为0.5mol/L的氯化儘溶液；
[0046] (3)混合溶液的制备:将步骤(2)所得的氯化儘溶液逐滴地加入到步骤（1)的高儘 酸钟溶液中，室溫下揽拌60min，得到混合液；
[0047] (4)水热合成反应:将步骤(3)中的混合液转移到lOOmL反应蓋中升溫并进行水热 合成反应，水热溫度120°C，水热时间lOh，升溫速率2°C/min，待反应结束后将产物离屯、、并 用去离子水洗涂至中性，最后置于60°C鼓风干燥箱中干燥12h，得到丫 -Μη化纳米片低溫SCR 烟气脱硝催化剂。
[004引实施例4
[0049] (1)高儘酸钟溶液的制备:将3.Ommol高儘酸钟固体试剂加入到去离子水中，混合 均匀，得至lj30mL浓度为0.1mol/L的高儘酸钟溶液；
[0050] (2)氯化儘溶液的制备:将2.5mmol氯化儘固体试剂加入到去离子水中，混合均匀， 得到lOmL浓度为0.25mol/L的氯化儘溶液；
[0051] (3)混合溶液的制