一种宽温型含磷铈基脱硝催化剂及其制备方法
【专利说明】一种宽温型含磷铈基脱硝催化剂及其制备方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于环保技术领域。更具体地，本发明涉及一种宽温型含磷铈基脱硝催化 剂，还涉及所述宽温型含磷铈基脱硝催化剂的制备方法。 【【背景技术】】
[0002] 氮氧化物主要是由石化燃料在空气中高温燃烧产生的，矿物燃料（石油、煤、天然 气）燃烧中产生的氮氧化物占到90%以上。随着工业的迅速发展，汽车尾气和燃煤烟气过 量排出的氮氧化物给大气带来了很大的污染，而且氮氧化物浓度还在逐年递增。NO在阳光 照射下可以产生化学烟雾，对人的呼吸系统带来了很大的威胁；同时还能够破坏大气层，间 接形成酸雨。由此高效脱NOx催化技术成为当今环保关注的焦点，同时脱硝催化剂的研发 成为重点。
[0003] 在脱硝技术中，以NH3类化合物为还原剂在催化剂的作用下还原NOx的技术（简称 为NH3-SCR)是一项行之有效的技术。到目前为止，应用最多的脱硝催化剂是V205-W0 3/Ti02， 此类催化剂有较高的脱硝率和较好的抗硫性，但在实际应用中存在温度窗口（350-450°C ) 较窄、温度高于400°C易于产生大量的N20,造成二次污染；低温催化剂脱硝效果较差、催化 剂的活性组分V本就是有毒物质。鉴于此，新型非钒体系催化剂的研发很有必要。此催化 剂应该具有优异的温度窗口、良好的低温脱硝效果，并且对环境的二次污染少。
[0004] CN 1166438C公开了一种用以氨气为还原剂的脱硝催化剂，此催化剂主要组成是 钼和铁/ZSM-5分子筛。此催化剂在空速为60000-80000h \温度400°C等的条件下氮氧化 物的脱出率达到了 96%以上，经过50h催化剂不失活，但其温度在400°C以下时活性较低。 CN 101642715A公开了一种焦磷酸铈催化剂，虽然温度在350°C以上有较高的脱硝效率，但 温度在350°C以下的催化活性比较差。
[0005] 针对现有技术存在的技术缺陷，本发明人通过大量实验研究与分析，终于完成了 本发明，提供了一种温度区间高，活性高，低温效果好的脱除NOJf化剂。 【
【发明内容】
】
[0006] [要解决的技术问题]
[0007] 本发明的目的是提供一种宽温型含磷铈基脱硝催化剂。
[0008] 本发明的另一个目的是提供所述宽温型含磷铈基脱硝催化剂的制备方法。
[0009] [技术方案]
[0010] 本发明是通过下述技术方案实现的。
[0011] 本发明涉及一种宽温型含磷铈基脱硝催化剂的制备方法。
[0012] 该含磷铈基脱硝催化剂制备方法的步骤如下：
[0013] I、制备溶液A
[0014] 将硝酸亚铈溶于去离子水中得到一种硝酸亚铈水溶液，然后按照硝酸亚铈与焦磷 酸的摩尔比为1~6 :1，把所述的硝酸亚铈水溶液加到焦磷酸水溶液中，搅拌均匀得到溶液 A；
[0015] II、制备溶液B
[0016] 按照硝酸亚铈与尿素的摩尔比为0. 5~3. 0 :10,往步骤I得到的溶液A中缓慢加 入尿素，让尿素完全溶解，得到溶液B ;
[0017] III、制备溶液C
[0018] 将醋酸锰溶于去离子水中得到一种醋酸锰水溶液，然后按照硝酸亚铈与醋酸锰的 摩尔比为0. 5~3. 0 :1. 0,把醋酸锰水溶液缓慢加到溶液B中，搅拌均匀得到溶液C ;
[0019] IV、水热反应
[0020] 将步骤III得到的溶液C置于水热反应釜中，在温度110~220°C下反应12~ 24h，让其反应体系冷却至室温，沉淀物析出，过滤分离得到一种沉淀产物；
[0021] V、干燥与焙烧
[0022] 让步骤IV得到的沉淀产物在烘箱中在温度80~130 °C下干燥10~48h，接着在 温度400~600°C与空气的条件下焙烧4~6h，冷却后得到所述的含磷铈基脱硝催化剂。
[0023] 根据本发明的一种优选实施方式，在步骤I中，硝酸亚铈与焦磷酸的摩尔比是2~ 4 ： 1 〇
[0024] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤II中，硝酸亚铈与尿素的摩尔比是 1. 2 ~2. 2 :10〇
[0025] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤III中，硝酸亚铈与醋酸锰的摩尔比 为 I. 0 ~2. 4 :1· 0。
[0026] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤IV中，所述的水热反应在温度140~ 180°C下进行16~20h。
[0027] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤V中，所述的沉淀产物在干燥步骤后 以升温速率10~20°C /min被加热到焙烧温度。
[0028] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤V中，所述的冷却是让焙烧产物自然 冷却到室温。
[0029] 本发明还涉及采用所述制备方法制备得到的含磷铈基脱硝催化剂。它是由Mn2O 3与CePO4按照摩尔比1:0. 5-3. 0组成的，它具有下述催化特性：
[0030] 比表面积可以达到124. 3-174. 9m2g S
[0031] 比表面积可以达到124. 3-174. 9m2g S
[0032] 脱除氮氧化物温度区间为150_500°C ;
[0033] 在中低温区（150-350°C )的氮氧化物转化率达到90%以上。
[0034] 下面将更详细地描述本发明。
[0035] 本发明涉及一种宽温型含磷铈基脱硝催化剂的制备方法。
[0036] 该含磷铈基脱硝催化剂制备方法的步骤如下：
[0037] I、制备溶液A
[0038] 将硝酸亚铈溶于去离子水中得到一种硝酸亚铈水溶液，然后按照硝酸亚铈与焦磷 酸的摩尔比为1~6 :1，把所述的硝酸亚铈水溶液加到焦磷酸水溶液中，搅拌均匀得到溶液 A0
[0039] 这个步骤的基本目的在于制备具有一定摩尔比例关系的Ce3+与P 2074离子水溶 液。
[0040] 在本发明中，使用的硝酸亚铈（Ce(NO3)3)水溶液的浓度通常是0. 001m〇l/L ;使用 的焦磷酸水溶液的浓度通常是〇. 〇〇〇5mol/L。
[0041] 根据本发明，如果硝酸亚铈与焦磷酸的摩尔比小于1 :1，则会降低催化剂的比表 面积；如果硝酸亚铈与焦磷酸的摩尔比大于6 :1，则会降低催化剂产率。
[0042] 因此，硝酸亚铈与焦磷酸的摩尔比优选地是2~4 :1，更优选地是2. 4~3. 6 :1。
[0043] II、制备溶液B
[0044] 按照硝酸亚铈与尿素的摩尔比为0. 5~3. 0 :10,往步骤I得到的溶液A中缓慢加 入尿素，让尿素完全溶解，得到溶液B ;
[0045] 在本发明中，使用尿素的主要作用是使铈的磷酸盐沉降。
[0046] 根据本发明，如果硝酸亚铈与尿素的摩尔比小于0. 5 :10,则会造成对尿素的过度 消耗；如果硝酸亚铈与尿素的摩尔比大于3. 0 :10,则会使磷酸铈不能很好的沉降。
[0047] 因此，硝酸亚铈与尿素的摩尔比优选是1.2~2.2 :10,更优选地是1.5~1.8 :10。
[0048] III、制备溶液C
[0049] 将醋酸锰溶于去离子水中得到一种醋酸锰水溶液，然后按照硝酸亚铈与醋酸锰的 摩尔比为0. 5~3. 0 :1. 0,把醋酸锰水溶液缓慢加到溶液B中，搅拌均匀得到溶液C ;
[0050] 在本发明中，使用的醋酸锰（Mn (CH3COO) 2)水溶液的浓度通常是0. 001m〇l/L。
[0051] 根据本发明，如果硝酸亚铈与醋酸锰的摩尔比小于0.5 :1. 0,则会使高温催化脱 硝效果降低；如果硝酸亚铈与醋酸锰的摩尔比大于3. 0 :1. 0,则会使低温催化脱硝效果降 低。
[0052] 优选地，硝酸亚铈与醋酸锰的摩尔比是1. 0~2. 4 :1. 0,更优选地是1. 4~2. 0 : 1. 0〇
[0053] IV、水热反应
[0054] 将步骤III得到的溶液C置于水热反应釜中，在温度110~220°C下反应12~ 24h，让其反应体系冷却至室温，沉淀物析出，过滤分离得到一种沉淀产物；
[0055] 根据本发明，这个水热反应步骤的目的在于高温高压下，可以充分反应。
[0056] 根据本发明，如果所述溶液C的水热反应温度低于IKTC时，使水热反应不完全， 得到的磷酸铈非常少；如果所述溶液C的水热反应温度高于220°C时，反应很剧烈，影响晶 体的形貌，使晶体转相；因此，所述溶液C的水热反应温度