C、150°C、175°C、200 °C、225 °C、250 °C、275 °C、300 °C温度点测试催化剂的脱硝 效率。当反应在目标温度下稳定15min后，采用Thermofisher IS10FTIR spectrometer测试 反应器出口各气体组分的浓度，通过进出口各气体组分的浓度变化计算催化剂的脱硝效率 和选择性。
[0054]通过计算得到不同催化剂的脱硝效率和N2选择性见图4和图5。从图4可以看到，基 于不同形貌CeO2载体制备的脱硝催化剂的脱硝效率都是随着温度的升高逐渐升高，达到最 高效率之后，活性逐渐降低。CeO 2载体的形貌对催化剂的低温活性有明显的影响，可以看到 催化剂活性的优劣顺序为:Mn-Ce02(c)>Mn-Ce0 2(o)>Mn-Ce02(r)。立方体形貌的CeO2载体制 备的Mn-CeO 2(C)脱硝催化剂脱硝活性最佳，特别是低温脱硝活性。在100°C的低温条件下， 脱硝效率就达到了88.6%，150°C的时候，效率达到了99.6%，之后在175~225°C的温度区 间，效率都达到了 100 %，而在整个实验测试温度范围，效率都超过了 86 %，不仅活性温度窗 口很宽，而且展现了优越的低温催化活性。
[0055] 本领域技术人员可以重复实施例4~6的步骤，按照Mn、Ce摩尔比1.5: 5~2: 5的比 例做一系列试验，其中，油浴温度为105~115 °C，烘箱在105~115 °C条件下烘干，烘干物在 马弗炉395~405°C条件下焙烧3~4h，改变以上试验参数，仍然可以得到基于不同形貌的 CeO2为载体的Mn-CeO2低温脱硝催化剂，而以立方体CeO2为载体制备的Mn-CeO 2 (c)催化剂仍 然可以具备很强的低温催化活性。而对Mn-CeO2(C)催化剂的他选择性的实验测试发现，该催 化剂在低温下的选择性非常突出，结果见图5,从图5可以看到，催化剂在100°C下的选择性 达到了将近90 %，在100~150 °C温度区间内的选择性都超过了 82 %，而在175 °C下的选择性 也超过了76%。结合图4和图5分析可知，以Mn和Ce摩尔比为0.4制备的Mn-CeO2(C)催化剂不 仅具备很强的低温催化活性，而且选择性也很好。这主要是由于CeO2的形貌效应造成的，形 貌效应可以通过影响催化剂的分散性、氧化还原性能、表面酸性和比表面积等来影响催化 剂的低温催化性能。本发明制备的立方体形貌的CeO 2可以实现暴露特定的{100}面，{100} 面更容易产生氧空位，通过影响其储释氧能力和氧化还原性能，从而可以影响其低温催化 性能；另一方面，CeO 2的形貌效应能够影响其与负载金属氧化物之间的协同作用，进而导致 催化剂体系具有不同的催化活性。综上所述，本发明制备的Mn-CeO 2(C)脱硝催化剂具备优 越的低温催化活性和选择性，活性温度窗口很宽，具有良好的市场应用前景。
【主权项】
1. 形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 称取Ce02载体溶于去离子水中，按照Mn、Ce摩尔比1.5 : 5~2: 5的比例量取硝酸锰溶 液，将称取的Ce02载体倒入硝酸锰溶液中，得到反应液； 2) 将反应液在油浴下蒸干，油浴温度为105~115°C，然后将所得物质放入烘箱在105~ 115 °C条件下烘干，得到烘干物； 3) 将烘干物在马弗炉395~405°C条件下焙烧3~4h，得到以Ce02为载体的形貌效应强化 低温活性的脱硝催化剂；其中，步骤1)中称取的Ce0 2载体选自立方体、八面体或棒状形貌 Ce02载体，对应步骤3)中制备得到分别以立方体、八面体和棒状Ce02为载体的形貌效应强化 低温活性的脱硝催化剂。2. 根据权利要求1所述的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，其特征在 于:将以立方体、八面体和棒状Ce02为载体的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂压片、粉 碎过筛得到40~60目的颗粒状催化剂成品。3. 根据权利要求1所述的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，其特征在 于:步骤1)中称取的Ce02载体为立方体Ce0 2，立方体Ce02制备方法为:称取9.6g固体氢氧化 钠溶于30m 1的去离子水中，调节碱液浓度至6mo 1 /L，然后溶解冷却至室温;称取2mmo 1，即 〇.87g硝酸亚铈溶于10ml的去离子水中，搅拌溶解至室温，将二者混合搅拌半小时，然后将 形成的絮状液体转移至水热反应釜中，在180°C下水热反应24h，水热反应结束后将混合物 取出，离心分离，用蒸馏水洗涤至中性，将混合物放入烘箱中在110 °C下干燥12h，最后将所 得干燥物取出后在马弗炉中400 °C条件下焙烧3h，得到立方体Ce02。4. 根据权利要求1所述的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，其特征在 于:步骤1)中称取的Ce02载体为八面体Ce0 2，八面体Ce02制备方法为:称取lmmol，即0.43g硝 酸亚铺溶于25ml的去离子水中，加入15ml甲苯，完全溶解后加入0.15ml叔丁胺，搅拌半小时 后将絮状液体转移至水热反应爸中，在180°C水热反应24h，水热反应结束将混合物取出，离 心分离，用乙醇洗涤3次，将所得物放入烘箱中110 °C干燥12h，取出后在马弗炉中400 °C条件 下焙烧3h，得到八面体Ce02。5. 根据权利要求1所述的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，其特征在 于：步骤1)中称取的Ce〇2载体为棒状Ce〇2，棒状Ce〇2制备方法为：称取9.6g氢氧化钠溶于 30ml的去离子水中，调节碱液浓度至6mo 1/L，然后溶解冷却至室温;称取2mmo 1，即0.49g无 水氯化亚铈溶于l〇ml的去离子水中，搅拌溶解至室温，将二者混合搅拌半小时，然后将形成 的絮状液体转移至水热反应爸中，在140°C下水热反应18h，水热反应结束后将混合物取出， 离心分离，用蒸馏水洗涤至检测不出氯离子，将混合物放入烘箱中在ll〇°C下干燥12h，最后 将所得干燥物取出后在马弗炉中400 °C条件下焙烧3h，得到棒状Ce02。6. 由权利要求1~5中任意一项所述的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方 法制备的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂，其特征在于:所述的脱硝催化剂化学式Mn-Ce0 2，其中，Μη和Ce的摩尔比为0 · 3~0 · 4。7. 权利要求6中所述的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂作为低温脱硝催化剂在燃 煤电厂、水泥厂和玻璃炉窑的烟气净化装置尾端的应用。
【专利摘要】本发明公开了形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂的制备方法，属于大气污染控制技术领域，包括如下步骤：1)称取CeO2载体溶于去离子水中，按照Mn、Ce摩尔比1.5:5～2:5的比例量取硝酸锰溶液，将称取的CeO2载体倒入硝酸锰溶液中，得到反应液；2)将反应液在油浴下蒸干，然后将所得物质放入烘箱在105～115℃条件下烘干，得到烘干物；3)将烘干物在马弗炉395～405℃条件下焙烧3～4h，得到以CeO2为载体的形貌效应强化低温活性的脱硝催化剂；本发明还公开了该方法制备的催化剂及其应用。本发明的脱硝催化剂，具备低温活性和选择性高、活性温度窗口宽；本发明制备方法简单可控，操作工艺方便，可应用于燃煤电厂、水泥厂、玻璃炉窑等烟气净化装置的尾端，节能环保。
【IPC分类】B01D53/90, B01J23/10, B01D53/56, B01J23/34, B01D53/86
【公开号】CN105664924
【申请号】CN201610020882
【发明人】董林, 王晓波, 邵晔, 马凯丽, 邹伟欣
【申请人】南京大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月13日