CN106925294A - 一种泡沫金属镍负载锰基低温scr催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法，属于SCR脱硝技术领域。本发明泡沫金属镍为支撑载体，Mn氧化物为活性组分，其中，组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～20％，采用浸渍法将活性组分负载在载体上，后经过磁力搅拌及干燥处理，最后在空气氛围中焙烧，即得到本发明的低温SCR脱硝催化剂。本发明制备所得泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂负载相对比较均匀，活性组分Mn氧化物主要以无定型态形式存在，且负载后仍然保留了泡沫金属镍独特的开孔结构、低压投入孔、固有的抗拉强度和抗热冲击等特点，该催化剂在低温(120℃～240℃)下的脱硝效率较高(最高可达99.7％)，且其活性窗口比较宽。
Description
技术领域
本发明属于工业废气处理和绿色高效低温SCR催化剂的开发与研究技术领域，更具体地说，涉及一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法，主要应用于燃煤电厂或焦化厂低温SCR脱硝。
背景技术
NOx最主要的来源是化石燃料的燃烧过程，而化石燃料燃烧产生的NOx中含有95％的NO和5％的NO2，NO本身对人体和环境的危害并不大，其危害主要在于会对人体的红血球载血功能造成影响。但是NO一旦进入大气，即可以经由一系列的光化学氧化反应转变为NO2，NO2对人体和环境的危害巨大。NO2可以对人体的眼睛和呼吸系统产生强烈的刺激作用，可能由此导致严重的支气管和肺部疾病，且NO2也可能经过一系列的光化学反应形成臭氧，臭氧对人体的中枢系统危害极大，更为严重的是NO2还是亚硝酸和硝酸的前驱物，因此NO2很可能进一步形成酸雨。
同时，NOx和烃类在阳光的作用下还易形成光化学烟雾，光化学烟雾是比NOx这些一次污染物毒性更大的二次污染物。光化学烟雾有明显的致癌作用，它和酸雨一起可引起农作物和森林树木的大面积枯死，造成大气气候改变。此外，NOx也会破坏臭氧层，造成臭氧层空洞，因失去臭氧层的屏蔽作用而导致紫外线过于强烈，严重危害生物和人体健康。因此，氮氧化物的控制和治理迫在眉睫。
其中，选择性催化还原法(selective catalytic reduction，简称SCR)是目前世界上公认的处理NOx的最优方法，其基本反应式为：4NH3+4NO+O2＝4N2+6H2O。但传统的SCR技术主要在中温和高温段(基本处于300℃以上的高温)应用比较成熟，故脱硝装置通常布置于省煤器和除尘器之间。由于未经过除尘器，烟气中会有较高浓度的烟尘和SO2含量以及碱金属元素，从而会造成催化剂的堵塞和中毒，导致脱硝催化剂的使用寿命严重缩短，大大增加了工业应用成本。新型低温SCR脱硝技术是在低温段(300℃以下)进行，由于SCR脱硝装置布置在除尘器和脱硫装置之后，从而能够有效控制烟气中的烟尘含量，延长脱硝催化剂的使用寿命，降低工业应用的成本。其中低温SCR脱硝技术的脱硝效果主要受低温脱硝催化剂的影响，因此，开发低温SCR催化剂具有很重要的环境、经济等方面的意义，并得到了国内外脱硝技术工作者的广泛关注和重视。
如，中国专利201110458671.9公开了一种用于高水蒸气含量烟气低温NH3-SCR脱硝催化剂及其制备方法，该申请案的催化剂为使用浸渍法以TiO2为载体，负载Mn、Ce和Nb的氧化物，其通过Nb的添加提高了催化剂的低温活性和脱硝性能，在温度为160℃下的脱硝率能达到80％以上。但该申请案中催化剂的活性组分相对复杂，需要多种组分的共同作用才可以取得以上效果，且活性组分在TiO2载体上的负载不均匀，活性组分与载体的结合牢固性相对较差，从而影响其催化活性。
如，中国专利申请号：CN105457627A，申请日：2015年12月9日，发明公开日：2016年4月6日，发明创造名称为：一种玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂及其制备方法，该申请案的催化剂以玻璃纤维布为载体，以锰的氧化物作为活性组分，并添加Cu的氧化物作为助剂，该申请案的SCR催化剂在制备工艺上采用热处理和红外照射处理等，从而使其具有绝缘性好、耐热程度高以及脱硝效率好等特点。虽然采用该申请案的制备方法在一定程度上可以提高SCR脱硝催化剂在低温下的脱硝活性，但其制备工艺较为繁琐，需要使用大量的化学试剂，十分不便，并对环境污染大。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有SCR脱硝催化剂在中高温使用条件下易发生失活，而其在低温下的脱硝效率相对较差，难以满足使用要求的不足，提供了一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法。采用本发明的制备方法能够显著提高催化剂的低温脱硝效率，且催化剂活性组分配方及其制备工艺简单，对环境污染小。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤如下：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及锰盐；
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，获得锰盐的水溶液；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于锰盐的水溶液中，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于90～110℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下350～500℃焙烧4～6h，然后炉冷至常温，即得本发明的MnOx/泡沫镍SCR催化剂。
更进一步的，所得催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～20％。
更进一步的，所述催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～10％，且步骤(5)中的焙烧温度为350～390℃。
更进一步的，所得催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的7.5％，且步骤(5)中的焙烧温度为350℃。
更进一步的，所述泡沫金属镍的孔径为0.5～5mm，孔隙率为40％～90％。
更进一步的，步骤(2)中将锰盐投加到去离子水中后进行磁力搅拌20～30min，步骤(3)中将泡沫金属镍载体浸渍于锰盐水溶液后进行磁力搅拌30min～1h。
更进一步的，所述的锰盐采用硝酸锰，且步骤(2)所得硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为40～50％。
更进一步的，步骤(1)中裁剪好的泡沫金属镍为边长为3～5mm的矩形。
本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂，该催化剂以泡沫金属镍为支撑载体，以Mn氧化物为活性组分，采用本发明的浸渍法制备得到的。
更进一步的，所述的Mn氧化物包括Mn2O3、MnO2和MnO，且MnOx主要以无定型态形式存在。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，以泡沫金属镍作为载体，以Mn氧化物作为活性组分，采用浸渍法将活性组分负载在载体上，并通过大量实验对具体制备工艺参数进行优化设计，从而可以显著提高催化剂的低温脱硝效率，且其活性组分配方及制备工艺均较简单，避免了药品资源的不必要浪费，绿色无污染，具有较高的研究和推广价值。
(2)本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，将制备好的催化剂样品干燥后进行合适温度的焙烧处理，从而能够使催化剂更加稳定，保证活性物质与载体之间更好地进行协同作用，有助于其低温脱硝效果的进一步保证。具体的，经焙烧处理后的催化剂上，Mn元素主要以Mn3+和Mn4+的形式存在，高价态的Mn具有很强的氧化性能，在脱硝反应过程中起着至关重要的作用，且催化剂表面存在许多的对脱硝反应有巨大促进作用的自由吸附氧，保证了其优秀的脱硝效率。
(3)本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，所述泡沫金属镍的孔径为0.5～5mm，孔隙率为40％～90％，从而一方面可以提高活性组分的负载率，保证其充分负载，另一方面能够进一步保证活性组分与载体结合的牢固性。
(4)本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂，该催化剂以泡沫金属镍为支撑载体，以Mn氧化物为活性组分，采用本发明的工艺制备得到，该催化剂在低温(120～240℃)下具有良好的脱硝效果，能够适用于我国现有电厂烟气脱硫、除尘后温度偏低的情况以及焦化厂的低温脱硝，在保证低温脱硝效果的同时还能够减少能源消耗、降低生产成本，且其组分简单，克服了现有低温SCR脱硝催化剂组分复杂，需使用多种组分才能有效保证其脱硝效果的不足。
(5)本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂，具有低压投入孔和良好的抗拉强度和抗热冲击等优点，从而为保证其具有优秀的脱硝效率提供了有效的支撑；同时，催化剂表面存在许多对脱硝反应有巨大促进作用的自由吸附氧，大大保证了其优秀的脱硝效率。
附图说明
图1为不同焙烧温度(实施例1、实施例2和对比例2)下所得催化剂的XRD分析图谱；
图2为实施例1所得催化剂的XPS分析图(O 1s)；
图3为实施例1所得催化剂的XPS分析图(Mn 2p)；
图4为实施例1所得催化剂的脱硝效率曲线；
图5为实施例4所得催化剂的脱硝效率曲线；
图6为对比例1所得催化剂的脱硝效率曲线；
图7为对比例2所得催化剂的脱硝效率曲线；
图8为对比例4所得催化剂的脱硝效率曲线；
图9为对比例5所得催化剂的脱硝效率曲线；
图10为对比例6所得催化剂的脱硝效率曲线。
具体实施方式
本发明的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤如下：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及硝酸锰，所述泡沫金属镍的孔径为0.5～5mm，孔隙率为40％～90％；
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，然后进行磁力搅拌20～30min，获得硝酸锰的水溶液，该硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为40～50％；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于硝酸锰的水溶液中，然后进行磁力搅拌30min～1h，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于90～110℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下350～500℃焙烧4～6h，然后炉冷至常温，即得本发明的MnOx/泡沫镍SCR催化剂，该催化剂以泡沫金属镍为支撑载体，以Mn氧化物为活性组分，所述的Mn氧化物主要为Mn2O3和MnO2，也含有少量的MnO，上述活性组分主要以无定型态形式存在，且组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～20％，同时催化剂表面还存在大量对脱硝反应有巨大促进作用的自由吸附氧和晶格氧，从而保证了其较高的低温脱硝效率。
针对目前在实际工业中广泛应用的SCR脱硝催化剂通常是在中高温条件下进行烟气脱硝处理，易发生催化剂堵塞和中毒的问题，近年来大量国内外研究者开始将研究热点转移到低温脱硝催化剂的开发。其中，由于Mn氧化物在低温下具有优异的脱硝性能，因此已被广泛用作SCR脱硝催化剂的活性组分。但现有低温SCR脱硝催化剂要么存在活性组分相对复杂，通常需要通过多种活性组分的共同作用才能够提高催化剂低温脱硝性能的问题，要么存在制备工艺复杂，催化剂的制备会造成环境污染的问题。
如，上海大学的张登松等人近年来在低温SCR脱硝催化剂的开发与研究方面展开了一系列工作，并取得了一定的成果。其中，其于2013年11月19日申请的，申请号为201310579016.8的专利公开了一种具有三维分级结构的镍泡沫基整体式脱硝催化剂的制备方法，该申请案以镍泡沫作为基底，在水热条件下与锰离子及氯化铵发生反应，直接在镍泡沫表面生长镍-锰二元复合层状双氢氧化物纳米片，然后通过控温煅烧得到高活性脱硝催化剂。该申请案制备所得催化剂无需成型，具有很好的传质和传热能力，表面活性组分为氧化锰和氧化镍的固溶体，且与载体间具有较强的结合力，不会在高温条件下团聚或脱落；同时该催化剂还具有较广的催化温度窗口。
后续，张登松等人在上述专利的基础上又进行了一定的研究工作，并于2015年4月14日申请了专利(申请号为201510174259.2)，该申请案公开了一种三维分级核壳结构复合氧化物整体式脱硝催化剂的制备方法，该申请案同样以镍泡沫为载体，先通过水热反应，在镍泡沫表面原位生长镍钴碱式碳酸盐的纳米线阵列，再通过高锰酸钾水解沉积，在纳米线表面包覆一层锰的氧化物，经过洗涤、干燥、煅烧制得具有分级结构的整体式脱硝催化剂。采用该申请案的方法制备所得催化剂具有活性组分分散均匀、载体可循环再生、无需成型等优点。但上述两申请案的制备工艺均较复杂，其对工艺条件控制较为严苛，且其仍然需要多组分的协同催化作用，才能有效保证所得催化剂的催化效率。同时，采用上述两申请案的方法制备所得催化剂的低温催化活性的稳定性较差，其在低温下的脱硝催化效率仍难以满足使用需要。
发明人通过大量实验，最终选择泡沫金属镍作为载体，以Mn氧化物作为活性组分，并采用浸渍法将活性组分负载在载体上，同时还通过大量实验对具体制备工艺参数进行优化设计，从而可以显著提高催化剂的低温脱硝效率，且其活性组分配方及制备工艺均较简单，克服了现有低温SCR脱硝催化剂组分复杂，需使用多种组分才能有效保证其脱硝效果，或制备工艺复杂的不足，避免了药品资源的不必要浪费，绿色无污染，具有较高的研究和推广价值。本发明单纯以锰氧化物作为活性组分，即可以获得较高的低温脱硝效率，克服了现有必须通过多组分的配合才能取得较好脱硝效果的技术偏见，能够适用于我国现有电厂烟气脱硫、除尘后温度偏低的情况以及焦化厂的低温脱硝，在保证低温脱硝效果的同时还能够减少能源消耗、降低生产成本。
发明人在实验过程中发现，活性组分Mn元素的负载量及具体制备工艺，尤其是焙烧工艺参数的选择对于所得催化剂的低温催化效率及催化效率的稳定性至关重要。其中，Mn元素的负载量及焙烧工艺参数的选择直接影响所得催化剂中活性组分的负载形态，只有控制Mn元素的负载量及焙烧温度、焙烧时间处于特定范围时，才能够有效保证所得催化剂中的活性组分为无定型态结构，进而保证所得催化剂的低温脱硝效率。但当Mn元素负载量过少时，会导致催化效率的明显降低，从而难以满足使用要求；而随着Mn元素负载量的增加，催化剂的催化活性随之提高，但当Mn元素的负载量或焙烧温度提高到一定数值时，无定型态活性组分的含量则随之降低，有部分无定型态Mn氧化物发生结晶，不利于低温脱硝，且活性组分负载的均匀性也变差，从而导致所得催化剂的低温催化效率及催化效率的稳定性也随之变差。具体的，当本发明中Mn元素的负载量为7.5％，焙烧温度为350℃时，活性组分几乎全部以无定型态形式存在，所得催化剂的催化效率及在低温下的稳定性最好，且活性组分负载均匀，与载体之间结合牢固性也最好。当Mn元素的负载量增至20％或焙烧温度达到500℃时，由于此时有部分Mn氧化物以结晶形态存在，所得催化剂的低温催化效率反而略低于Mn负载量为7.5％时的催化效率；而当Mn元素的负载量大于20％或烧温度高于500℃时，活性组分的负载相对不均匀，结晶态Mn氧化物的负载量相对较多，从而导致催化剂的低温催化效率明显降低。此外，如果焙烧温度过高还会影响催化剂载体的机械强度，从而使催化剂变得很脆易碎。
为进一步了解本发明的内容，现结合实施例对本发明作详细描述。但有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改进和调整进行具体实施是不需付出创造性劳动的，应仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤为：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及硝酸锰溶液，所述泡沫金属镍的孔径为0.5～1mm，孔隙率为90％；通过对泡沫金属镍的孔隙率及孔径大小进行有效控制，从而一方面可以提高活性组分的负载率，保证其充分负载，另一方面能够进一步保证活性组分与载体结合的牢固性。
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，然后进行磁力搅拌20min，获得硝酸锰的水溶液，该硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为50％；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于硝酸锰的水溶液中，然后进行磁力搅拌30min，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于110℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下350℃焙烧4h，然后炉冷至常温，即得本实施例的MnOx/泡沫镍SCR催化剂，该催化剂以泡沫金属镍为支撑载体，以Mn氧化物为活性组分，且Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的7.5％。
由图3可以看出，本实施例所得催化剂中，活性组分Mn以+2价、+3价和+4价形式存在，其中以+3价和+4价含量相对较多。而结合图1，该催化剂的XRD分析图谱中并没有检测到Mn元素的存在，因此上述活性组分几乎全部以无定型态形式存在。此外，由图2可以看出，本实施例所得催化剂表面还存在大量对脱硝反应有巨大促进作用的自由吸附氧和晶格氧，这对催化剂在SCR反应过程起到很大的促进作用，这也是保证本实施例所得催化剂具有较高低温脱硝效率的一个重要原因。
将本实施例获得的催化剂样品放入催化剂活性测试装置中，模拟的烟气由NO、NH3、O2、N2四种气体组成，其中NO为1000ppm，NH3为1000ppm，O2的体积分数为5％，N2作为平衡气体，空速比为13000h-1，实验温度范围为120～240℃，实验结果如图4所示，由图可以看出，本实施例所得催化剂在120～240℃之间的脱硝效率高达99.7％，且其脱硝效率比较稳定，受温度影响波动较小。虽然已有很多研究者研究将锰元素用于低温脱硝催化剂的活性组分，但采用本发明的方法制备所得催化剂的催化脱硝效率是现有低温脱硝催化剂难以达到的，也是本领域技术人员无法预料到的。
实施例2
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：步骤(5)的焙烧温度为450℃，结合图1，本实施例所得催化剂中已有少量泡沫镍被氧化形成NiO，且少量无定型的MnOx会出现结晶的情况，进而影响催化剂的脱硝性能，因此该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率略低于实施例1。
实施例3
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：步骤(5)的焙烧温度为500℃，所得催化剂中无定型态Mn氧化物的负载量少于实施例2和实施例1，且催化剂表面吸附氧和晶格氧的含量减少，因此该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率低于实施例2。
实施例4
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤为：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及硝酸锰，所述泡沫金属镍的孔径为2～3mm，孔隙率为85％。
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，然后进行磁力搅拌28min，获得硝酸锰的水溶液，该硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为47％；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于硝酸锰的水溶液中，然后进行磁力搅拌52h，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于93℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下350℃焙烧4h，然后炉冷至常温，即得本实施例的MnOx/泡沫镍SCR催化剂，该催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的20％。由于此时组分Mn元素的负载量相对较高，因此无定型态Mn氧化物的含量明显降低，结合图5，该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率及稳定性相对于现有低温脱硝催化剂有明显提高，但均低于实施例1和实施例2，虽然与实施例1、实施例2悬殊较小，但由于活性组分Mn元素的负载量相对较高，其成本也就高于实施例1和实施例2。
实施例5
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤同实施例1，其区别在于：本实施例中所得催化剂中活性组分Mn元素的负载量为12％，该催化剂的催化活性介于实施例1与实施例4之间。
实施例6
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤为：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及硝酸锰，所述泡沫金属镍的孔径为2.5～3.5mm，孔隙率为75％。
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，然后进行磁力搅拌30min，获得硝酸锰的水溶液，该硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为40％；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于硝酸锰的水溶液中，然后进行磁力搅拌1h，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于90℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下390℃焙烧6h，然后炉冷至常温，即得本实施例的MnOx/泡沫镍SCR催化剂，该催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的10％，同时催化剂表面自由吸附氧和晶格氧的含量低于实施例1。
经测试可知，本实施例所得催化剂中无定型态Mn氧化物的含量相对于实施例1略有降低，但悬殊不大，将该催化剂样品放入催化剂活性测试装置中，测试条件同实施例1，结果表明，本实施例所得催化剂在120～240℃之间的脱硝效率略低于实施例1，但二者之间相差较小。
实施例7
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤为：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及硝酸锰，所述泡沫金属镍的孔径为4.5～5mm，孔隙率为40％。
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，然后进行磁力搅拌26min，获得硝酸锰的水溶液，该硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为44％；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于硝酸锰的水溶液中，然后进行磁力搅拌40min，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于95℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下450℃焙烧5h，然后炉冷至常温，即得本实施例的MnOx/泡沫镍SCR催化剂，该催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的15％，本实施例中无定型态Mn氧化物的含量低于实施例6，从而导致该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率低于实施例6。
实施例8
本实施例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤为：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及硝酸锰，所述泡沫金属镍的孔径为1～1.5mm，孔隙率为60％。
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，然后进行磁力搅拌22min，获得硝酸锰的水溶液，该硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为43％；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于硝酸锰的水溶液中，然后进行磁力搅拌37h，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于105℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下500℃焙烧6h，然后炉冷至常温，即得本实施例的MnOx/泡沫镍SCR催化剂，该催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5％，该催化剂相对于现有低温脱硝催化剂具有更好的脱硝效率，但其脱硝效率低于实施例1。
对比例1
本对比例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：所得催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的2.5％，该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率如图6所示，由图可以看出，本实施例所得催化剂在低温下的脱硝效率的稳定性相对较差，当温度低于180℃时，其脱硝效率显著下降。
对比例2
本对比例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：步骤(5)的焙烧温度为550℃，结合图1，该催化剂中泡沫金属镍发生了部分氧化，且有部分无定型锰氧化物发生了结晶现象。该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率如图7所示，由图可以看出，该催化剂在低温下的脱硝效率明显降低，且催化剂脱硝效率的稳定性也较差。
对比例3
本对比例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：所得催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的25％，经测试，该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率相对于实施例明显下降。
对比例4
本对比例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：该催化剂的活性组分中还含有Co，且Co的负载量为金属镍载体质量的2.5％，该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率如图8所示，由图可以看出，该催化剂在低温下的脱硝效率不仅没有提升，反而略有降低。
对比例5
本对比例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：该催化剂的活性组分中还含有V，且V的负载量为金属镍载体质量的2.5％，该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率如图9所示，由图可以看出，该催化剂在低温下的脱硝效率稳定性较差，且其脱硝效果也明显差于本发明。
对比例6
本对比例的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其步骤基本同实施例1，其区别在于：该催化剂的活性组分采用Fe氧化物，且Fe元素的负载量为金属镍载体质量的7.5％，该催化剂在120～240℃之间的脱硝效率如图10所示，由图可以看出，该催化剂在低温下的脱硝效率稳定性较差，且其脱硝效果也明显低于实施例1。
Claims (10)
1.一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)按负载量要求分别称取裁剪好的泡沫金属镍及锰盐；
(2)将称取的锰盐投加到去离子水中，使其充分溶解，获得锰盐的水溶液；
(3)将步骤(1)中称取的泡沫金属镍载体浸渍于锰盐的水溶液中，使泡沫金属镍充分浸渍，完全沉浸在溶液中；
(4)将步骤(3)中的浸渍溶液置于90～110℃下蒸干；
(5)将干燥后的样品置于空气气氛下350～500℃焙烧4～6h，然后炉冷至常温，即得本发明的MnOx/泡沫镍SCR催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所得催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～20％。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～10％，且步骤(5)中的焙烧温度为350～390℃。
4.根据权利要求1所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂中组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的7.5％，且步骤(5)中的焙烧温度为350℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述泡沫金属镍的孔径为0.5～5mm，孔隙率为40％～90％。
6.根据权利要求5所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中将锰盐投加到去离子水中后进行磁力搅拌20～30min，步骤(3)中将泡沫金属镍载体浸渍于锰盐水溶液后进行磁力搅拌30min～1h。
7.根据权利要求6所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述的锰盐采用硝酸锰，且步骤(2)所得硝酸锰水溶液中硝酸锰的质量浓度为40～50％。
8.根据权利要求7所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中裁剪好的泡沫金属镍为边长为3～5mm的矩形。
9.一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂，其特征在于：所述SCR催化剂是采用权利要求1-8中任一项所述的方法制备得到的，该催化剂以泡沫金属镍为支撑载体，以Mn氧化物为活性组分。
10.根据权利要求9所述的一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂，其特征在于：所述的Mn氧化物包括Mn2O3、MnO2和MnO，且MnOx主要以无定型态形式存在。
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