一種寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑及其制備方法
【專利說明】一種寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑及其制備方法 【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域。更具體地，本發(fā)明涉及一種寬溫型含磷鈰基脫硝催化 劑，還涉及所述寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑的制備方法。 【【背景技術】】
[0002] 氮氧化物主要是由石化燃料在空氣中高溫燃燒產(chǎn)生的，礦物燃料（石油、煤、天然 氣）燃燒中產(chǎn)生的氮氧化物占到90%以上。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車尾氣和燃煤煙氣過 量排出的氮氧化物給大氣帶來了很大的污染，而且氮氧化物濃度還在逐年遞增。NO在陽光 照射下可以產(chǎn)生化學煙霧，對人的呼吸系統(tǒng)帶來了很大的威脅；同時還能夠破壞大氣層，間 接形成酸雨。由此高效脫NOx催化技術成為當今環(huán)保關注的焦點，同時脫硝催化劑的研發(fā) 成為重點。
[0003] 在脫硝技術中，以NH3類化合物為還原劑在催化劑的作用下還原NOx的技術（簡稱 為NH3-SCR)是一項行之有效的技術。到目前為止，應用最多的脫硝催化劑是V205-W0 3/Ti02， 此類催化劑有較高的脫硝率和較好的抗硫性，但在實際應用中存在溫度窗口（350-450°C ) 較窄、溫度高于400°C易于產(chǎn)生大量的N20,造成二次污染；低溫催化劑脫硝效果較差、催化 劑的活性組分V本就是有毒物質。鑒于此，新型非釩體系催化劑的研發(fā)很有必要。此催化 劑應該具有優(yōu)異的溫度窗口、良好的低溫脫硝效果，并且對環(huán)境的二次污染少。
[0004] CN 1166438C公開了一種用以氨氣為還原劑的脫硝催化劑，此催化劑主要組成是 鉬和鐵/ZSM-5分子篩。此催化劑在空速為60000-80000h \溫度400°C等的條件下氮氧化 物的脫出率達到了 96%以上，經(jīng)過50h催化劑不失活，但其溫度在400°C以下時活性較低。 CN 101642715A公開了一種焦磷酸鈰催化劑，雖然溫度在350°C以上有較高的脫硝效率，但 溫度在350°C以下的催化活性比較差。
[0005] 針對現(xiàn)有技術存在的技術缺陷，本發(fā)明人通過大量實驗研究與分析，終于完成了 本發(fā)明，提供了一種溫度區(qū)間高，活性高，低溫效果好的脫除NOJf化劑。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] [要解決的技術問題]
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的是提供所述寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑的制備方法。
[0009] [技術方案]
[0010] 本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
[0011] 本發(fā)明涉及一種寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑的制備方法。
[0012] 該含磷鈰基脫硝催化劑制備方法的步驟如下：
[0013] I、制備溶液A
[0014] 將硝酸亞鈰溶于去離子水中得到一種硝酸亞鈰水溶液，然后按照硝酸亞鈰與焦磷 酸的摩爾比為1~6 :1，把所述的硝酸亞鈰水溶液加到焦磷酸水溶液中，攪拌均勻得到溶液 A；
[0015] II、制備溶液B
[0016] 按照硝酸亞鈰與尿素的摩爾比為0. 5~3. 0 :10,往步驟I得到的溶液A中緩慢加 入尿素，讓尿素完全溶解，得到溶液B ;
[0017] III、制備溶液C
[0018] 將醋酸錳溶于去離子水中得到一種醋酸錳水溶液，然后按照硝酸亞鈰與醋酸錳的 摩爾比為0. 5~3. 0 :1. 0,把醋酸錳水溶液緩慢加到溶液B中，攪拌均勻得到溶液C ;
[0019] IV、水熱反應
[0020] 將步驟III得到的溶液C置于水熱反應釜中，在溫度110~220°C下反應12~ 24h，讓其反應體系冷卻至室溫，沉淀物析出，過濾分離得到一種沉淀產(chǎn)物；
[0021] V、干燥與焙燒
[0022] 讓步驟IV得到的沉淀產(chǎn)物在烘箱中在溫度80~130 °C下干燥10~48h，接著在 溫度400~600°C與空氣的條件下焙燒4~6h，冷卻后得到所述的含磷鈰基脫硝催化劑。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，在步驟I中，硝酸亞鈰與焦磷酸的摩爾比是2~ 4 ： 1 〇
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟II中，硝酸亞鈰與尿素的摩爾比是 1. 2 ~2. 2 :10〇
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟III中，硝酸亞鈰與醋酸錳的摩爾比 為 I. 0 ~2. 4 :1· 0。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟IV中，所述的水熱反應在溫度140~ 180°C下進行16~20h。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟V中，所述的沉淀產(chǎn)物在干燥步驟后 以升溫速率10~20°C /min被加熱到焙燒溫度。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟V中，所述的冷卻是讓焙燒產(chǎn)物自然 冷卻到室溫。
[0029] 本發(fā)明還涉及采用所述制備方法制備得到的含磷鈰基脫硝催化劑。它是由Mn2O 3與CePO4按照摩爾比1:0. 5-3. 0組成的，它具有下述催化特性：
[0030] 比表面積可以達到124. 3-174. 9m2g S
[0031] 比表面積可以達到124. 3-174. 9m2g S
[0032] 脫除氮氧化物溫度區(qū)間為150_500°C ;
[0033] 在中低溫區(qū)（150-350°C )的氮氧化物轉化率達到90%以上。
[0034] 下面將更詳細地描述本發(fā)明。
[0035] 本發(fā)明涉及一種寬溫型含磷鈰基脫硝催化劑的制備方法。
[0036] 該含磷鈰基脫硝催化劑制備方法的步驟如下：
[0037] I、制備溶液A
[0038] 將硝酸亞鈰溶于去離子水中得到一種硝酸亞鈰水溶液，然后按照硝酸亞鈰與焦磷 酸的摩爾比為1~6 :1，把所述的硝酸亞鈰水溶液加到焦磷酸水溶液中，攪拌均勻得到溶液 A0
[0039] 這個步驟的基本目的在于制備具有一定摩爾比例關系的Ce3+與P 2074離子水溶 液。
[0040] 在本發(fā)明中，使用的硝酸亞鈰（Ce(NO3)3)水溶液的濃度通常是0. 001m〇l/L ;使用 的焦磷酸水溶液的濃度通常是〇. 〇〇〇5mol/L。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明，如果硝酸亞鈰與焦磷酸的摩爾比小于1 :1，則會降低催化劑的比表 面積；如果硝酸亞鈰與焦磷酸的摩爾比大于6 :1，則會降低催化劑產(chǎn)率。
[0042] 因此，硝酸亞鈰與焦磷酸的摩爾比優(yōu)選地是2~4 :1，更優(yōu)選地是2. 4~3. 6 :1。
[0043] II、制備溶液B
[0044] 按照硝酸亞鈰與尿素的摩爾比為0. 5~3. 0 :10,往步驟I得到的溶液A中緩慢加 入尿素，讓尿素完全溶解，得到溶液B ;
[0045] 在本發(fā)明中，使用尿素的主要作用是使鈰的磷酸鹽沉降。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明，如果硝酸亞鈰與尿素的摩爾比小于0. 5 :10,則會造成對尿素的過度 消耗；如果硝酸亞鈰與尿素的摩爾比大于3. 0 :10,則會使磷酸鈰不能很好的沉降。
[0047] 因此，硝酸亞鈰與尿素的摩爾比優(yōu)選是1.2~2.2 :10,更優(yōu)選地是1.5~1.8 :10。
[0048] III、制備溶液C
[0049] 將醋酸錳溶于去離子水中得到一種醋酸錳水溶液，然后按照硝酸亞鈰與醋酸錳的 摩爾比為0. 5~3. 0 :1. 0,把醋酸錳水溶液緩慢加到溶液B中，攪拌均勻得到溶液C ;
[0050] 在本發(fā)明中，使用的醋酸錳（Mn (CH3COO) 2)水溶液的濃度通常是0. 001m〇l/L。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明，如果硝酸亞鈰與醋酸錳的摩爾比小于0.5 :1. 0,則會使高溫催化脫 硝效果降低；如果硝酸亞鈰與醋酸錳的摩爾比大于3. 0 :1. 0,則會使低溫催化脫硝效果降 低。
[0052] 優(yōu)選地，硝酸亞鈰與醋酸錳的摩爾比是1. 0~2. 4 :1. 0,更優(yōu)選地是1. 4~2. 0 : 1. 0〇
[0053] IV、水熱反應
[0054] 將步驟III得到的溶液C置于水熱反應釜中，在溫度110~220°C下反應12~ 24h，讓其反應體系冷卻至室溫，沉淀物析出，過濾分離得到一種沉淀產(chǎn)物；
[0055] 根據(jù)本發(fā)明，這個水熱反應步驟的目的在于高溫高壓下，可以充分反應。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明，如果所述溶液C的水熱反應溫度低于IKTC時，使水熱反應不完全， 得到的磷酸鈰非常少；如果所述溶液C的水熱反應溫度高于220°C時，反應很劇烈，影響晶 體的形貌，使晶體轉相；因此，所述溶液C的水熱反應溫度