一種脫硝催化劑、其制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及脫硝催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種活性炭負(fù)載復(fù)合氧化物的低溫脫 硝催化劑、其制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] NO、是大氣污染物之一，是造成粉塵、酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧消耗的主要原因。我 國(guó)N0、的工業(yè)源排放情況十分嚴(yán)峻，運(yùn)些排放源主要集中在城市W及工業(yè)密集區(qū)域，排放口 低，N〇x濃度高，潛在的危害不容小勵(lì)。環(huán)保部"十二五"期間已將NO X納入總量控制，制定 了具體的減排目標(biāo)。針對(duì)N0、的控制技術(shù)主要有兩類：一類為燃燒過(guò)程控制技術(shù)，即控制燃 燒過(guò)程中N0、的生成；另一類為燃燒后控制技術(shù)，即煙氣脫硝技術(shù)。目前，煙氣脫硝技術(shù)主 要有選擇性催化還原法（SCR法）、非選擇性催化還原法和吸附法。而選擇性催化還原法由 于具有脫硝效率高、脫硝溫度低W及無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)今主要研究的脫硝技術(shù)。
[0003] 近年來(lái)，低溫SCR脫硝催化劑的研究取得了初步的成果。作為脫硝催化劑，負(fù)載 型Mn基催化劑W其顯著地催化特性成為目前國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)，如Mn〇x/Ce〇2、Mn-Ce/ Ti化、Mn-Fe/Ti化W及MnO x/Zr〇2等都具有較高的催化活性?；钚蕴孔鳛橐环N吸附脫附材 料，本身具有一定的脫硝性能，其較大的比表面積、低廉的價(jià)格W及廣泛的來(lái)源使得活性炭 在脫硝領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注。
[0004] 活性炭負(fù)載Mn基催化劑在低溫脫硝反應(yīng)中也表現(xiàn)出了優(yōu)良的脫硝性能， 女日 Yoshikawa 等(Yoshikawa M， Yasutake A， Mochida I.Lowtemperature selective catalytic reduction of NO^ by metal oxides supported on active carbon fibers. Applied Catalysis A :General，1998,173(2) :239 ~245.)將胞2〇3負(fù)載在 ACF(ACF 為經(jīng) 硝酸處理過(guò)的活性炭）上制備了 Mn2〇3/ACF催化劑，結(jié)果表明當(dāng)Mri2化負(fù)載量為15%，采用 Mn2〇3/ACF催化劑脫硝時(shí)，在溫度為150°C下NO轉(zhuǎn)化率可達(dá)92%左右，但該催化劑易受S〇2 氣體污染失活，抗硫性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種脫硝催化劑、其制備方法及其制備方法，本 發(fā)明提供的脫硝催化劑具有較高的催化活性和抗硫性能。
[0006] 本發(fā)明提供了一種脫硝催化劑，包括載體和負(fù)載在所述載體上的活性組分；
[0007] 所述載體為氧化活性炭；
[0008] 所述活性組分包括金屬氧化物和二氧化娃。
[0009] 優(yōu)選地，所述金屬氧化物中的金屬元素和二氧化娃中娃元素的物質(zhì)的量比為 0. 5 ~10:1。
[0010] 優(yōu)選地，所述氧化活性炭包括氧化挪殼活性炭、氧化杏殼活性炭、氧化桃核活性 炭、氧化核桃核活性炭和氧化煤基活性炭中的一種或多種。
[0011] 優(yōu)選地，所述金屬氧化物包括氧化儘、二氧化鐵、氧化饑、氧化鐵、氧化姉和氧化鶴 的一種或多種。
[0012] 優(yōu)選地，所述氧化活性炭的孔徑為0. 5~250皿。
[0013] 本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述脫硝催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[0014] 將金屬可溶性鹽和娃酸醋類化合物溶解，得到浸潰液；
[0015] 將所述浸潰液和氧化活性炭混合，般燒，得到脫硝催化劑。
[0016] 優(yōu)選地，所述般燒的溫度為300°C~600°C ;所述般燒的時(shí)間為3~lOh。
[0017] 優(yōu)選地，所述浸潰液和氧化活性炭混合的時(shí)間為1~24h。
[001引優(yōu)選地，所述氧化活性炭由W下制備方法制得：
[0019] 將活性炭和酸溶液混合，進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到氧化活性炭。
[0020] 本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述脫硝催化劑或上述技術(shù)方案所述制備方法 制備的脫硝催化劑在煙氣脫硝中的應(yīng)用。
[0021] 本發(fā)明提供了一種脫硝催化劑，包括載體和負(fù)載在所述載體上的活性組分；所述 載體為氧化活性炭；所述活性組分包括金屬氧化物和二氧化娃。本發(fā)明提供的脫硝催化劑 將氧化活性炭作為載體，其表面有含氧基團(tuán)，增強(qiáng)了對(duì)反應(yīng)氣體的吸附能力；負(fù)載的二氧化 娃W其獨(dú)特的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，能有效限制作為活性組分的金屬氧化物的晶粒大小，增強(qiáng)活性 組分粒子的表面能，提高其分散程度，進(jìn)而提高催化劑的催化活性W及抵抗二氧化硫的侵 蝕能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明提供的脫硝催化劑在150°c~200°C下的脫硝效率穩(wěn)定在 90% W上；經(jīng)S〇2氣體侵蝕化后，所制備催化劑的脫硝效率仍達(dá)85% W上。
【附圖說(shuō)明】 陽(yáng)02引圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的脫硝催化劑的TEM電鏡圖； 陽(yáng)02引圖2為本發(fā)明實(shí)施例3制備的脫硝催化劑的TEM電鏡圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的脫硝活性實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖； 陽(yáng)02引圖4為本發(fā)明對(duì)比例4制備的脫硝催化劑的TEM電鏡圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明對(duì)比例6制備的脫硝催化劑的TEM電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明提供了一種脫硝催化劑，包括載體和負(fù)載在所述載體上的活性組分；
[0028] 所述載體為氧化活性炭；
[0029] 所述活性組分包括金屬氧化物和二氧化娃。
[0030] 本發(fā)明提供的脫硝催化劑將氧化活性炭作為載體，其表面有含氧基團(tuán)，增強(qiáng)了對(duì) 反應(yīng)氣體的吸附能力；負(fù)載的二氧化娃W其獨(dú)特的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，能有效限制作為活性組分 的金屬氧化物的晶粒大小，增強(qiáng)活性組分粒子的表面能，提高其分散程度，進(jìn)而提高催化劑 的催化活性W及抵抗二氧化硫的侵蝕能力。
[0031] 本發(fā)明提供的脫硝催化劑包括載體，所述載體為氧化活性炭。在本發(fā)明中，所述氧 化活性炭?jī)?yōu)選包括氧化挪殼活性炭、氧化杏殼活性炭、氧化桃核活性炭、氧化核桃核活性炭 和氧化煤基活性炭中的一種或多種。所述氧化活性炭的孔徑優(yōu)選為0. 5~250nm ;本發(fā)明 對(duì)氧化活性炭的來(lái)源沒(méi)有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化活性炭即可，如可 W采用其市售商品，也可W采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備氧化活性炭的技術(shù)方案自行制 備。在本發(fā)明中，所述氧化活性炭的制備方法優(yōu)選包括w下步驟：
[0032] 將活性炭和和酸溶液混合，進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到氧化活性炭。
[0033] 在本發(fā)明中，活性炭表面和孔道內(nèi)存在許多雜質(zhì)，硝酸的氧化處理可排除運(yùn)些雜 質(zhì)對(duì)催化劑的影響，進(jìn)一步增大其比表面積和孔道大小，同時(shí)經(jīng)硝酸氧化處理后，活性炭表 面被進(jìn)入的大量的含氧基團(tuán)，運(yùn)有利于載體對(duì)N化和NH3的吸附，進(jìn)而增強(qiáng)了催化劑的催化 劑活性。
[0034] 在本發(fā)明中，所述活性炭包括挪殼活性炭、杏殼活性炭、桃核活性炭、核桃核活性 炭和煤基活性炭中的一種或多種。本發(fā)明中，所述活性炭的孔徑優(yōu)選為0. 5~200nm ;比表 面積優(yōu)選為200~1200m2/g。在具體實(shí)施例中，所述活性炭為挪殼活性炭，孔徑大小為1~ lOOnm，比表面積為500~1000m2/g。
[0035] 在本發(fā)明中，所述酸溶液優(yōu)選包括硝酸溶液和/或硫酸溶液；所述硝酸溶液的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為5 %~25 %;所述硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為60 %~80 %。
[0036] 在本發(fā)明中，所述活性炭的質(zhì)量和酸溶液的體積比優(yōu)選為（8~12)g :(180~ 230)mL。在本發(fā)明中，所述氧化反應(yīng)的溫度優(yōu)選為40°C~80°C ;所述氧化反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選 為1~化。
[0037] 本發(fā)明優(yōu)選將氧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行沖洗至抑值為6~7,然后烘干，得到氧化活性 炭。本發(fā)明優(yōu)選采用去離子水進(jìn)行沖洗。在本發(fā)明中，所述氧化產(chǎn)物烘干的溫度優(yōu)選為 50°C~120°C ;氧化產(chǎn)物烘干的時(shí)間優(yōu)選為lOh~12h。
[0038] 在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述活性炭?jī)?yōu)選置于酸溶液中，在40°C~80°C恒溫水浴 中攬拌1~化，然后用煮沸的去離子水沖洗3~5遍至抑值為6~7,最后在50~120°C 下烘干，得到氧化活性炭。
[0039] 本發(fā)明提供的脫硝催化劑包括負(fù)載在所述載體上的活性組分，所述活性組分包括 金屬氧化物和二氧化娃。在本發(fā)明中，所述金屬氧化物中的金屬元素和二氧化娃中娃元素 的物質(zhì)的量比優(yōu)選為0. 5~10:1。在本發(fā)明中，所述載體和活性組分的物質(zhì)的量比優(yōu)選為 1 :0. 0001 ~0. 2。
[0040] 在本發(fā)明中，所述金屬氧化物優(yōu)選包括氧化儘、二氧化鐵、氧化饑、氧化鐵、氧化姉 和氧化鶴的一種或多種。在本發(fā)明中，所述二氧化娃W其獨(dú)特的網(wǎng)格式結(jié)構(gòu)，能有效限制上 述金屬氧化物的晶粒大小，增強(qiáng)活性組分粒子的表面能，提高其分散程度，進(jìn)而提高催化劑 的催化活性W及抵抗二氧化硫的侵蝕能力。
[0041] 本發(fā)明還提供