一种低温高效脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于氮氧化物污染控制领域，涉及一种低温高效脱硝催化剂MnxOy/ Ce02-SBA-15及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业的发展和社会的进步，大气污染越来越受到人们的关注。十二五之前，我 国在燃煤电厂的烟气治理方面，只着重控制SO 2的排放，而忽视了对NOx排放的控制。有资 料显示，NOx不仅具有生物毒性，危害人类健康，还会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等 一系列环境问题。据报道，我国2008年NO x的排放量为2000万吨，如不加以控制，将在2020 年达到3000万吨，并将成为第一大酸性气体污染物。正因为如此，十二五期间，全面推进燃 煤电厂脱硝已成为国家的一项重大决策。就现阶段而言，国内外主要的脱硝技术包括选择 性催化还原技术（SCR)和选择性非催化还原技术（SNCR)两大类，其中SCR脱硝技术是在催 化剂存在的条件下，利用NH 3选择性还原NOx，该技术相对于只用还原剂NH3的SNCR技术来 说，不仅脱硝效率更高，而且NH 3的消耗量和逃逸率较低，因此，SCR技术被认为是最经济有 效的脱硝工艺。
[0003] SCR反应器有三种布置方式，分别称为高尘烟气SCR (High-Dust SCR, HD-SOOJg 尘烟气 SCR (Low-Dust SCR, LD-SCR)和尾部 SCR (Tail-End SCR, TE-SCR)，所选用的催化 剂多为商业催化剂V205-W03/Ti0 2或V205-M〇03/Ti0 2。前两种布置方式需要将SCR反应器布 置在脱硫塔之前，这样布置的弊端在于烟气中高浓度的SO2会造成催化剂的中毒，损失催化 剂的活性。而采用TE-SCR工艺，将SCR反应器放在脱硫塔之后，可以大大降低SO 2对催化 剂性能的影响，但这种布置方式面临的最大问题在于目前商用钒基催化剂活性温度窗口在 300-400°C之间，而脱硫塔出口烟气温度一般在80-150°C，这就需要在SCR反应器之前对烟 气进行加热，大大增加了运营费用。因此，如何制备高效的低温SCR催化剂已成为SCR脱 硝工艺的关键技术难题。SCR催化剂的组成包括活性组分和载体两大类，就脱硝催化剂而 言，载体的选择倾向多样化，主要包括TiO 2、沸石分子筛、Al2O3、活性炭等，这些催化剂有其 优势，但也有无法避免的缺陷，如Ti0 2、Al203比表面积不够大，沸石分子筛、活性炭孔径较小 等。因此，采用合适的催化剂载体，增加载体的可选择性显得尤其重要。而脱硝催化剂的活 性组分也有从单组份向双组份甚至多组分发展的趋势，不仅包括常规的W、V等氧化物，还 包括Fe、Mn、Cu、Ce等过渡金属氧化物。这些活性组分适用于不同的温度区间，通过它们之 间的协同，能达到提高催化剂的低温脱硝活性，扩大脱硝温度窗口的目的。因此，通过活性 组分与催化剂载体的设计组合，制备新型高效低温脱硝催化剂具有重大的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种低温高效脱硝催化剂Mnx0y/Ce0 2-SBA-15及其制备方 法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种低温高效脱硝催化剂Mnx0y/Ce02-SBA_15的制备方法，包含如下步骤：
[0007] (1)配置硝酸铺水溶液；
[0008] (2)将介孔氧化硅材料SBA-15浸渍于步骤（1)所得的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、干 燥；
[0009] (3)将步骤（2)制得的材料置于马弗炉中煅烧，得到均匀分散的Ce02-SBA-15材 料；
[0010] (4)配置硝酸锰乙醇溶液；
[0011] (5)将步骤（3)所得的材料浸渍于步骤（4)所得的溶液中，浸渍一段时间后，挥发 掉乙醇，并洗涤、干燥；
[0012] (6)将步骤（5)制得的材料置于马弗炉中煅烧，得到均匀分散的Mnx0 y/Ce02-SBA-15 材料。
[0013] 所述的步骤（1)中硝酸铈溶液中硝酸铈的浓度均为0. 1~lmol/L。
[0014] 所述的步骤（2)中介孔氧化硅材料SBA-15的投加量为10~40g/L，浸渍时间为 4 ~8h〇
[0015] 所述的步骤（3)中煅烧温度为300~500°C，煅烧时间为4-8h。
[0016] 所述的步骤（4)中硝酸锰乙醇溶液中锰元素的质量为Ce02-SBA_15投加量的10~ 30%。
[0017] 所述的步骤（5)中浸渍时间为1~3h。
[0018] 所述的步骤（6)中煅烧温度为300~500°C，煅烧时间为4~8h。
[0019] 一种上述方法制得的低温高效脱硝催化剂Mnx0y/Ce0 2-SBA-15,其中，MnxOy/ Ce02-SBA-15为Mn02/Ce02-SBA-15和Mn 203/Ce02-SBA-15的混合物，该催化剂属于新结构高 性能多孔脱硝催化剂，孔道为二维六方结构且均一有序，孔径较大，分布范围在6~7nm之 间，比表面积为300~500m 2/g，孔容范围为0. 3~0. 5cm3/g。
[0020] 本发明具有如下有益效果：
[0021] 本发明提供了一种低温高效脱硝催化剂Mnx0y/Ce0 2-SBA-15的制备方法。该制备 方法的工艺简单，成本较低，制得的催化剂Mnx0 y/Ce02-SBA-15孔道均一有序，低温段脱硝效 果较好，可利用的脱硝温度范围较宽。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例1所得催化剂的透射电镜图(简称TEM)。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合实施例和附图进一步说明本发明。
[0024] 实施例1
[0025] (1)首先，配置〇· 5mol/L硝酸铺水溶液待用；
[0026] (2)其次，将2g SBA-15加入到IOOmL上述硝酸铈的水溶液中（20g/L)搅拌6h，然 后过滤，洗涤，干燥；
[0027] (3)接着，将步骤（2)中所得样品置于马弗炉中，在300°C下煅烧6h即可得到均匀 分散的Ce0 2-SBA-15材料；
[0028] (4)然后，配置硝酸锰乙醇溶液，其中锰元素的质量为Ce02-SBA_15投加量的20% ;
[0029] (5)将步骤（3)中所得的材料浸渍于步骤（4)所得的溶液中，搅拌2h后挥发掉乙 醇，并洗涤、干燥；
[0030] (6)最后，将步骤（5)中所得的材料置于马弗炉中，于300°C下煅烧6h得到均匀分 散的Mn x0y/Ce02-SBA-15 脱硝催化剂，其中，Mnx0y/Ce02-SBA-15 为 Mn02/Ce02-SBA-15 和Mn2O3/ Ce02-SBA-15的混合物，其结构参数如表1所示。
[0031] 图1为实施例1中制得催化剂的TEM图，图中阴影部分即为成功负载于SBA-15上 的活性金属颗粒。
[0032] 实施例2
[0033] (1)首先，配置0. lmol/L硝酸铈的水溶液待用；
[0034] (2)其次，将Ig SBA-15加入到IOOmL上述硝酸铈的水溶液中（10g/L)搅