近年来的研究结果表明,低温SCR脱硝催化剂的耐H2O和抗SO2中毒能力是影响其寿命的重要因素,而目前所制得的SCR脱硝催化剂的抗H2O和抗SO2中毒能力仍有待提高。
Kangm等[11]以Mn(NO3)2˙xH2O为MnOx的前驱物,考察了碳酸铵、碳酸钾、碳酸钠、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾作为沉淀剂制备的MnOx脱硝催化剂SCR活性,结果表明,作为沉淀剂,碳酸盐优于碱、钠盐优于钾盐和铵盐;以碳酸钠为沉淀剂制备的MnOx脱硝催化剂,由于其具有较高的比表面积、无定型的晶态结构,在低温(100~200℃)条件下表现出较高的催化脱硝活性(脱硝效率达90%以上)。
单组分的MnOx脱硝催化剂虽然具有催化效率高、反应温度低的优点,但是单组分脱硝催化剂在制备过程中存在一定的烧结现象,影响脱硝催化剂的分散性和比表面积;另外该脱硝催化剂在低温条件下具有较差的N2选择性,且抗H2O性能和抗SO2中毒的性能不强,容易在烟气环境中失活。元素掺杂是解决上述问题的有效途径之一。元素掺杂是将其他金属元素掺杂到单组分MnOx脱硝催化剂中,制备成复合Mn系脱硝催化剂。该方法一方面可有效减少脱硝催化剂制备过程中活性金属的烧结现象,提高脱硝催化剂活性金属的分散性和比表面积;另一方面,加入的金属原子可与锰氧化物之间形成固溶体或新的晶相[12-13],产生协同效应,有利于改善脱硝催化剂活性。用于制备MnOx脱硝催化剂元素掺杂的代表性元素有Ce、Fe、Cu、Zr、W等。Yang等[14]采用共沉淀法制得了一种Fe-Mn复合脱硝催化剂,具有良好的低温催化活性和N2选择性。Qi等[15]采用共沉淀法制备了Mn-Ce复合脱硝催化剂,该脱硝催化剂低于150℃时,NO转化率为可达95%,同时还可有效提高了脱硝催化剂的抗硫性。Kang等[16]制备了非负载型Cu-Mn复合脱硝催化剂,在50~200℃可达近100%的NO转化率。Long等[17]制备了Mn-Fe、Mn-Zr和Mn-Fe-Zr三种氧化物脱硝催化剂,在100~180℃分别评价了3种脱硝催化剂的低温催化性能,在15000h-1的空速下,NO去除率均可达到近100%。另外,Peng等[18]采用共沉淀法制备了Mn-Ce-W脱硝催化剂,Miguel等[19]制备了Mn1-xMxCr2O4(M=Mg,Ca;x=0~0.1)尖晶矿脱硝催化剂等。这些复合型Mn系脱硝催化剂都表现出较高的SCR反应催化活性和N2选择性。
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