宽温SCR脱硝催化剂、其NO氧化催化剂酸性位改性制备方法及应用

本发明属于催化剂，涉及一种脱硝催化剂的制备方法，特别涉及一种宽温scr脱硝催化剂、其no氧化催化剂酸性位改性制备方法及应用。

背景技术：

1、我国以煤为主的能源结构在很长一段时间内都不会发生根本改变，煤燃烧产生的氮氧化物是主要的大气污染物之一，今年来我国高度重视氮氧化物污染问题，实施了一系列的减排措施，并对未来的氮氧化物减排工作提出了更高的要求。

2、选择性催化还原(scr)技术是目前最成熟、应用最广泛的脱硝技术，然而目前商用钒钛催化剂的工作温度窗口为300-400℃，温度低于300℃时，其催化效率会显著降低，无法达到理想的脱硝效果。而我国工业源烟气在除尘、脱硫后烟气温度显著低于钒钛催化剂的工作温度窗口。此外，交通运输领域中机动车与船舶柴油机在启动、怠速以及部分负荷下其排气温度同样低于钒钛催化剂的工作温度窗口。因此，开发适合我国国情的宽温scr催化剂，应用于工业源烟气与发动机尾气脱硝，对氮氧化物减排具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种宽温scr脱硝催化剂，该催化剂以no氧化催化剂为基础，通过钨的掺杂提高了的scr脱硝性能，在150-350℃的温度范围内表现出良好的scr脱硝活性，尤其是在200-350℃温度下成功催化转化100％的no，解决了现有技术中商用钒钛催化剂低温活性低，脱硝效率难以达到要求的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种宽温scr脱硝催化剂，该催化剂是在no氧化催化剂的基础上掺杂钨元素，采用共沉淀法制备而成，所述no氧化催化剂是莫来石型smmn2o5，

4、该催化剂化学式为smxwymn2o5，其中x、y分别为sm、w元素的摩尔分数，且x、y取值满足以下条件：

5、x为0.95～0.99，y为0.01～0.05，x+y＝1。

6、本发明以莫来石型smmn2o5为基础开发了一种宽温scr催化剂，相比于目前商用的钒钛基scr催化剂，拓宽了工作温度窗口，使催化剂的适用范围得到了大幅的提高，是一种低成本的新型宽温scr催化剂。

7、发明人在研究工作中偶然发现，少量的钨元素掺杂增大了催化剂的比表面积和孔径，同时能提高催化剂表面四价锰的含量，提供更多的表面酸性反应位点。因而，适度的钨元素掺杂提高了莫来石催化剂的scr活性与n2选择性，尤其在150-350℃宽温范围内表现出良好的催化脱硝性能。

8、作为优选，该催化剂化学式为sm0.99w0.01mn2o5。此催化剂可以高效催化(100％no转化)且催化工作区间为200～350℃。

9、一种本发明所述的宽温scr脱硝催化剂的no氧化催化剂酸性位改性制备方法，该方法包括如下步骤：

10、s1、在30～60℃的温度下，将表面活性剂溶于水中，得到溶液a；

11、所述表面活性剂为peg-600和pluronic f127的混合物，二者浓度分别为40～60wt.％和5～20wt.％；

12、s2、将前驱体硝酸锰、硝酸钐和偏钨酸铵溶于溶液a中，得到溶液b；

13、s3、将沉淀剂逐滴加入溶液b中并搅拌以调节溶液ph至9～11，然后加入h2o2溶液继续搅拌，得到沉淀物c；

14、s4、将沉淀物c抽滤后，经过干燥、煅烧、研磨，得到宽温scr脱硝催化剂。

15、作为优选，s3中的沉淀剂为15～45wt.％的四甲基氢氧化铵或氨水。沉淀剂提供的碱性环境需足以使前驱体沉淀。

16、作为优选，s3中h2o2溶液质量浓度为15～45％，控制硝酸锰与h2o2的摩尔比为1:1～1:1.5，搅拌时间为2～5小时。控制硝酸锰与h2o2的摩尔比的意义是：在此条件下产物中不同价态锰的比例最适，使催化剂性能最佳。s3中最佳条件是，溶液ph＝10，硝酸锰和双氧水的摩尔比为1:1.3。

17、作为优选，s4中，干燥温度为60～110℃，时间为8～14小时；煅烧分为两段，第一段温度为400～600℃，煅烧时间为6～8小时，第二段温度为800～900℃，煅烧时间为6～8小时，升温速率为6～10℃/分钟；研磨成60～120目颗粒。

18、作为优选，s4中所述研磨使得到的催化剂粉末颗粒度为60～120目。

19、一种本发明所述的宽温scr脱硝催化剂在烟气脱硝方面的应用，其特征在于：所述宽温是150-350℃的温度范围内。

20、作为优选，所述宽温是200-350℃的温度范围内，在200-350℃温度区间，所述催化剂对no的催化转化率为100％。

21、与现有技术相比，本发明通过少量钨元素的掺杂提高了no氧化催化剂(莫来石型smmn2o5)scr活性与n2选择性，尤其在150-350℃宽温范围内表现出良好的催化脱硝活性，拓宽了scr催化剂的应用场景，弥补了现有商业催化剂的不足。

技术特征：

1.一种宽温scr脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂是在no氧化催化剂的基础上掺杂钨元素，采用共沉淀法制备而成，所述no氧化催化剂是莫来石型smmn2o5，

2.根据权利要求1所述的宽温scr脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂化学式为sm0.99w0.01mn2o5。

3.一种权利要求1所述的宽温scr脱硝催化剂的no氧化催化剂酸性位改性制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s3中的沉淀剂为15～45wt.％的四甲基氢氧化铵或氨水。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s3中h2o2溶液质量浓度为15～45％，控制硝酸锰与h2o2的摩尔比为1:1～1:1.5，搅拌时间为2～5小时。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s3中，调节溶液ph＝10，硝酸锰和h2o2的摩尔比为1:1.3。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s4中，干燥温度为60～110℃，时间为8～14小时；煅烧分为两段，第一段温度为400～600℃，煅烧时间为6～8小时，第二段温度为800～900℃，煅烧时间为6～8小时，升温速率为6～10℃/分钟；研磨成60～120目颗粒。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：s4中所述研磨使得到的催化剂粉末颗粒度为60～120目。

9.一种权利要求1所述的宽温scr脱硝催化剂在烟气脱硝方面的应用，其特征在于：所述宽温是150-350℃的温度范围内。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述宽温是200-350℃的温度范围内，

技术总结
本发明涉及一种宽温SCR脱硝催化剂、其NO氧化催化剂酸性位改性制备方法及应用。一种宽温SCR脱硝催化剂，该催化剂是在NO氧化催化剂的基础上掺杂钨元素，采用共沉淀法制备而成，所述NO氧化催化剂是莫来石型SmMn2O5，该催化剂化学式为SmxWyMn2O5，其中x、y分别为Sm、W元素的摩尔分数，且x、y取值满足以下条件：x为0.95～0.99，y为0.01～0.05，x+y＝1。本发明以莫来石型SmMn2O5为基础开发了一种宽温SCR催化剂，相比于目前商用的钒钛基SCR催化剂，拓宽了工作温度窗口，使催化剂的适用范围得到了大幅的提高，是一种低成本的新型宽温SCR催化剂。

技术研发人员：高翔,刘少俊,郑成航,张宇,郭姜敏,宋浩,吴卫红,杨洋,张霄,张涌新,徐甸
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15