一種scr脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，尤其涉及一種SCR催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃煤電站原有的煙道布局空間有限，需要在煙氣除塵與脫硫后進(jìn)行脫硝。但是，由 于后端的煙氣溫度已降至120_150°C，倘若對其進(jìn)行二次加熱，將增加能耗，造成資源浪費(fèi)， 而且高溫下也將加重催化劑的S0 2中毒，造成催化劑失活，降低催化劑的使用壽命。因此，迫 切需要研發(fā)一種低溫下性能好的SCR脫硝催化劑。
[0003] 目前脫硝效率較高的SCR脫硝技術(shù)所采用的（商業(yè))催化劑多為中溫段催化劑（即 工作溫度為300~450°C)，而關(guān)于低溫催化劑（即工作溫度為200~300°C)及超低溫催化劑 (即工作溫度為200°C以下）的研究卻很少，其中，對于低溫催化劑的研究主要還是集中在錳 基和釩基，此種催化劑在S0 2和水存在的情況下，其催化活性會(huì)明顯下降。
[0004] 因此，現(xiàn)研究主要是對傳統(tǒng)商業(yè)催化劑進(jìn)行改性，以制備出低溫下的SCR脫硝催化 劑，其主要有兩個(gè)研究方向：一是在活性組分中摻雜金屬氧化物作為助劑;二是采用比表面 積更大、性能更優(yōu)的復(fù)合載體。相對而言，采用摻雜貴金屬氧化物來提高性能的研究比較 多，但因其價(jià)格昂貴，因此無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用;而對于能夠真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用 的復(fù)合載體的研究卻非常少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明第一目的是提供一種具有極低的起活溫度、極高的脫硫效率和 抗硫性能的SCR脫硝催化劑;本發(fā)明的第二目的是提供該催化劑的制備方法。
[0006] 技術(shù)方案:本發(fā)明的SCR脫硝催化劑包括載體、活性成分以及助催化劑，所述載體 為鈦鋯氧化物、活性成分為錳的氧化物、助催化劑為鈰的氧化物，其中，鈰、錳、鈦以及鋯的 摩爾比為0.08~0.2:0.4~1:0.8~1.2:1，優(yōu)選為0.1 ~0.16:0.6~0.9:0.9~1.1:1。
[0007] 進(jìn)一步說，本發(fā)明的鈦鋯氧化物為Ti02-Zr02,鈰的氧化物為Ce02,錳的氧化物為 Μη〇2、ΜΠ 2〇3或ΜΠ 3〇4 〇
[0008] 本發(fā)明SCR脫硝催化劑的制備方法包括如下步驟:按照摩爾比稱量上述鈦氧化物 的前驅(qū)體四氯化鈦、鋯氧化物的前驅(qū)體ZrOCl2 · 8H2O、錳的氧化物前驅(qū)體硝酸錳溶液及鈰的 氧化物前驅(qū)體硝酸鈰，采用共沉淀法制備Ti02-Zr0 2載體，將該載體加入到硝酸錳溶液中，混 合并溶于去離子水，加入硝酸鈰，攪拌浸漬，待水分蒸干后，烘干，研磨及煅燒，即制得Ce0 2-Mn〇2/Ti〇2_Zr〇2 催化劑。
[0009] 進(jìn)一步說，攪拌浸漬是先在20~25°C條件下攪拌2~2.5h，再在80~90°C條件下攪 拌浸漬4~5h，攪拌優(yōu)選在油浴條件下進(jìn)行，烘干是在100~120°C條件下干燥11~13h，煅燒 是在400~500°C條件下煅燒3~4h。
[0010] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為:該脫硝催化劑在超低溫條件下 (即200°C條件下）的脫硝效率達(dá)到90%以上，且具有極好的抗硫抗水性;一方面本發(fā)明采用 鈦鋯氧化物作為復(fù)合載體，相比于單一的鈦氧化物載體或者鋯氧化物載體，不僅大大增加 了載體的比表面積，而且鈦鋯的相互摻雜提高了彼此的晶化溫度，使載體保持無定型結(jié)構(gòu)， Zr02的摻入有利于提高催化劑的還原性能；同時(shí)，本發(fā)明采用鈰的氧化物作為助催化劑，不 僅增加了催化劑表面氧的濃度，提高活性涂層的催化活性與載體的熱穩(wěn)定性，而且降低了 催化劑脫硝反應(yīng)溫度，使該催化劑具有較低的起活溫度、極高的脫硝效率和抗硫性能;此外 本發(fā)明的制備方法用料簡單，制備工藝操作簡便，無需復(fù)雜的合成設(shè)備，制備成本較低。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明的催化劑在不同溫度下的脫硝性能圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的催化劑在不同S02含量下的脫硝性能對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0014] 實(shí)施例1
[0015] (l)Ti02-Zr〇2載體的制備：在冰水浴、攪拌速度為40r/s的機(jī)械攪拌的條件下將 Ti〇2的前驅(qū)體TiCl4以0.8ml/min的速率滴加至裝有去離子水的反應(yīng)器中，然后將Zr02的前 驅(qū)體ZrOCl2 · 8H20加入到反應(yīng)器中，繼續(xù)攪拌使ZrOCl2 · 8H20完全溶解，同時(shí)以3mL/min的 速率滴加氨水至反應(yīng)器中，直至pH試紙測得溶液的pH為9,然后在黑暗條件下靜置12h后傾 去上層清液得到沉淀，接著用去離子水洗滌沉淀，并減壓抽濾，重復(fù)洗滌直至濾液中檢測不 出Cr為止，即制得110 2-2燦沉淀，然后將該沉淀在100°C條件下干燥llh后、研磨、煅燒備 用；
[0016] (2)Ce〇2-Mn02/Ti02-Zr〇2催化劑的制備:將步驟（1)制備的Ti〇2-Zr〇2載體研磨過60 目篩后加入到Μη0 2的前驅(qū)體硝酸錳溶液中，并溶于去離子水中，加入Ce02的前驅(qū)體Ce (N〇3)3 · 6H20，其中，鈰、錳、鈦以及鋯的摩爾比為0.1:0.6:0.9:1，在20°C油浴、磁力攪拌條 件下攪拌2h，其中磁力攪拌的攪拌速度為40r/s，然后升溫至80°C繼續(xù)攪拌浸漬4h，待水分 蒸干后，依次在l〇〇°C條件下干燥1 lh、研磨以及在400°C條件下煅燒3h后，即制得Ce02-Mn02/ Ti〇2_Zr〇2 催化劑。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] (l)Ti02-Zr02載體的制備：在冰水浴、攪拌速度為50r/s的機(jī)械攪拌的條件下將 Ti〇2的前驅(qū)體TiCl4以lmL/min的速率滴加至裝有去離子水的反應(yīng)器中，然后將Zr02的前驅(qū) 體ZrOCl2 · 8H20加入到反應(yīng)器中，繼續(xù)攪拌使ZrOCl2 · 8H20完全溶解，同時(shí)以5ml/min的速 率滴加氨水至反應(yīng)器中，直至pH試紙測得溶液的pH為10,然后在黑暗條件下靜置14h后，傾 去上層清液得到沉淀，接著用去離子水洗滌沉淀，并減壓抽濾，重復(fù)洗滌直至濾液中檢測不 出Cr為止，即制得Ti0 2-Zr02沉淀，然后將該沉淀在120°C干燥13h后、研磨、煅燒備用；
[0019] (2)Ce02-Mn2〇3/Ti0 2-Zr〇2催化劑的制備:將步驟（1)制備的Ti02-Zr02載體研磨過 60目篩后加入到Mn2〇3的前驅(qū)體硝酸錳溶液中，并溶于去離子水中，加入Ce02的前驅(qū)體Ce (Nods · 6H20,其中，鋪、猛、鈦以及鋯的摩爾比為0.16:0.9:1.1:1，在25°(3油浴、磁力攪拌下 攪拌2.5h，其中磁力攪拌的攪拌速度為50r/s，然后升溫至90°C繼續(xù)攪拌浸漬5h，待水分蒸 干后，依次在120°C條件下干燥13h、研磨以及在500°C條件下煅燒4h后，即制得Ce0 2-Mn2〇3/ Ti〇2_Zr〇2 催化劑。
[0020] 實(shí)施例3
[0021] 對實(shí)施例1制得的催化劑活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其可以通過對NOx的還原轉(zhuǎn)化率及相應(yīng)的 活性溫度來評(píng)價(jià)，還原轉(zhuǎn)化率計(jì)算方法是：
[0023] 式中，Co為氮氧化物入口處濃度(mL/m3); Ci為氮氧化物出口處濃度(mL/m3)。
[0024] 檢測方法:采用固定床微型反應(yīng)器和氮