[發(fā)明專利]一種用于低溫條件下煙氣脫硝的復合催化劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810020426.8
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101254464A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 祝社民;張延東;李慧遠
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/22;B01J21/06;B01D53/56
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域：

本發(fā)明涉及一種可以在低溫條件下將煙氣中的氮氧化物選擇催化還原(SCR)為氮氣和水的催化劑及其制備方法。

背景技術：

煤炭是我國最主要的能源，在一次能源消費量及構成中占到70％左右，煤炭的燃燒造成了氮氧化物(NO_x)的大量排放，包括NO、NO₂、N₂O、N₂O₃和N₂O₄等，其中主要是以NO和NO₂的形式存在，而NO更是占到了90％以上。氮氧化物的排放給公眾的健康帶來了直接的危害，導致了一系列的神經(jīng)衰弱綜合癥及呼吸道炎癥。氮氧化物擴散到大氣中會形成酸雨(pH＜5.6)，根據(jù)國家環(huán)保總局2006年的相關統(tǒng)計，目前我國酸雨的危害較為嚴重，1/3的國土面積受到酸雨的影響，并且發(fā)生較重酸雨(pH＜5.0)的城市的比例有所增加。排放到近地面的氮氧化物和碳氫化合物在大氣環(huán)境中受強烈的太陽紫外線照射后，發(fā)生光化學和熱化學反應，產(chǎn)生以臭氧為主的光化學煙霧，危害人們的健康，此外氮氧化物中的N₂O會破壞臭氧層，造成溫室效應。因此，對于氮氧化物的治理已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)共同關注的一個課題。

目前，比較成熟并得到廣泛應用的煙氣脫硝技術是選擇性催化還原，它主要是在催化劑存在的條件下，采用NH₃、CO或碳氫化合物(HC)等作為還原劑，將煙氣中已生成的NOx還原為N₂，同時生成H₂O。商用的SCR脫硝催化劑是將V₂O₅、TiO₂、MoO₃、WO₃及其他添加劑按照一定的比例混合均勻后擠成蜂窩狀。這種蜂窩狀催化劑比表面積大、機械強度高、床層阻力小，活性組分與載體結合比較牢固，克服了粉狀催化劑難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應用的缺點，Applied?Catalysis?A：General?222(2001)221-236曾對此做了詳細的介紹。但是，此種催化劑屬于中溫催化劑(320-450℃)，為了使其具有較好的活性需要對廢氣進行再熱而浪費大量的能耗，為此開發(fā)具有低溫特性的SCR催化劑顯然具有十分重要的意義。

為此，眾多發(fā)明研究都致力于開發(fā)新型低溫脫硝催化劑，如公開號為CN101028594的發(fā)明書所介紹的采用檸檬酸絡合法制備的復合金屬氧化物或將其負載在多孔性無機氧化物載體上得到脫硝催化劑。公開號為CN1724149的發(fā)明書是將錳的氧化物涂敷在TiO2上并添加適量的助催化劑，低溫下得到了較好的脫硝活性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的主要問題是為了改進目前所制備的大多數(shù)催化劑在低溫條件下活性不高、熱穩(wěn)定性差等不足，而提供了一種以鈦鋯復合氧化物為載體，以錳的氧化物為活性成分的復合催化劑。

本發(fā)明的另一個目的是提供了一種上述復合催化劑的方法，該方法中所采用的原料低廉易得，適合于工業(yè)生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術方案為：

本發(fā)明提供了一種用于低溫條件下煙氣脫硝的復合催化劑，其特征在于以鈦鋯復合氧化物為載體，以錳的氧化物為活性組分，并添加金屬氧化物為助劑；其中錳的氧化物占鈦鋯復合氧化物質(zhì)量的1％-15％，助劑占鈦鋯復合氧化物質(zhì)量的1％-5％。

其中所述的鈦鋯復合氧化物中鈦與鋯的摩爾比為0.25-4。所述的助劑至少為釩、鉻、鐵、銅、鎳或鈰的氧化物中的一種。

本發(fā)明還提供了上述復合催化劑的制備方法，其具體步驟如下：

A.稱取一定質(zhì)量比的鈦鋯前驅體溶于去離子水中，保持鈦與鋯的摩爾比在0.25-4之間，將溶液滴入到沉淀劑溶液中直至pH為8-11，得到白色沉淀，沉淀經(jīng)老化、洗滌、過濾烘干煅燒，得到復合氧化物載體；

B.將得到的復合氧化物載體等體積浸漬在錳和助劑的鹽溶液中，控制錳的氧化物占鈦鋯復合氧化物質(zhì)量的1％-15％，助劑占鈦鋯復合氧化物質(zhì)量的1％-5％，靜置1～4h后于烘箱中烘去水分，空氣中煅燒得到催化劑。

其中所述的鈦前驅體為四氯化鈦，硫酸氧鈦或四異丙醇鈦；所述的鋯前驅體為氯化鋯、氧氯化鋯、硝酸氧鋯或硝酸鋯；所述的沉淀劑為氨水或碳酸氨。

其中步驟A中的煅燒溫度為450-750℃，煅燒時間為2-6小時；步驟B中煅燒溫度為250℃-650℃，煅燒時間為2-6小時。