[發明專利]一種丙烯選擇還原NO的復合脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210221069.8
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102698765A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 祝社民;邵萍;沈岳松;沈樹寶;蘇云
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J29/00;B01J23/889;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

????本發明涉及一種丙烯選擇還原NO的復合脫硝催化劑及其制備方法，屬于環保材料催化領域。

背景技術

????煤炭是我國最主要的一次能源，它的燃燒造成了NOx的大量排放，其中主要以NO和NO₂的形式存在，而NO更是占到了90%以上。NO和血紅蛋白有很強的親和力，動物接觸高濃度的NO可出現中樞神經病變；NOx還可形成光化學煙霧，它也是形成酸雨的重要物，對溫室效應的貢獻是CO₂的200多倍，對農業、林業、全球氣候、自然環境及人類身體健康都具有極大的危害。因此，NOx的治理已經成為國內外高度重視的一個課題。

????在眾多的煙氣脫硝方法中，選擇性催化還原(SCR)以其脫硝效率高、技術成熟而得到廣泛的應用。現今SCR法常采用NH₃作為還原劑，使用V-Ti體系催化劑將煙氣中的NOx還原成N₂和H₂O。由于NH₃極易與煙氣中的SO₂反應生成硫酸氫氨或硫酸銨毒化催化劑、阻塞管道，造成催化劑壽命的降低及運行成本的增大，所以研究新型還原劑成為目前脫硝催化劑的一個熱點。

????烴類選擇催化還原是消除NOx的有效方法之一，采用Al₂O₃負載Cu的催化劑具有最佳活性溫度較低、水熱穩定性好、廉價易得等優點，但其活性仍較低，難以使NO轉化率高于50%。專利(CN?101015808?A)采用γ-Al₂O₃作為載體，CuO為活性組分，催化劑的最佳溫度為275℃，此時NO的轉化率為82%。專利(CN?1762591A)采用SO₄^2-浸漬改性后的La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃作為復合載體，CuO為活性組分，能使NO的轉化率在275℃達到79%。專利(CN?1706547A)采用改性后的γ-Al₂O₃作為載體，?La₂O₃-CuO作為活性組分，此催化劑對NO的轉化率在300℃可達到83%。這些專利所述的催化劑載體及活性組分較為昂貴，且制備過程比較復雜、能耗較大，且最高活性溫度點較高、活性溫度窗口教窄，200℃以下催化劑基本沒有活性。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有丙烯催化劑制備工藝復雜、原料昂貴、起始活性溫度點高、支撐體易粉化等不足而提供的一種工藝簡單、原料廉價易得能耗低、起始活性溫度點低、活性溫度窗口寬的丙烯選擇還原NO的復合脫硝催化劑。本發明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法。

????本發明的技術方案：一種丙烯選擇還原NO?的復合脫硝催化劑，包括載體和催化活性組分，其特征在于：所述載體為蜂窩陶瓷、分子篩、硅膠載體、活性碳纖維、硅藻土、陶瓷板或金屬合金。所述催化活性組分為銅鈷鈰復合氧化物，其中銅、鈷和鈰元素的摩爾比為1:0.1~3:0.1~2。

以載體的質量為基準，所述催化劑活性組分的含量為8%~30%。

本發明還包括助劑，所述助劑為Mn、Fe和Ni的氧化物中的一種或兩種以上的任意組合。以載體的質量為基準，所述助劑的含量為0~6%。

????本發明還提供了上述丙烯選擇還原NO?的復合脫硝催化劑的制備方法，采用等體積浸漬法制備。其具體步驟如下：

(1)將待用載體浸漬到質量百分含量為5~20%的HNO₃溶液或HCl溶液中，置于電阻爐上加熱并持續沸騰5~15min，自然冷卻后用蒸餾水洗滌至pH=5~7，放入60~100℃烘箱中干燥24~48h待用；

(2)取催化劑活性組分前驅體與助劑前驅體：催化劑活性組分前驅體為可溶性銅鹽、可溶性鈷鹽與可溶性鈰鹽，助劑前驅體為可溶性錳鹽、可溶性鐵鹽與可溶性鎳鹽，其中銅、鈷和鈰元素的摩爾比為1:0.1~3:0.1~2，溶解于體積等于載體總孔體積的去離子水中，用磁力攪拌器攪拌2~10min，使之完全溶解；

(3)將步驟(1)得到的載體浸漬于步驟(2)得到的溶液中，靜置15~120min，于60~100℃下干燥2~10h，再放入馬弗爐中焙燒，焙燒溫度為350~800℃，焙燒時間控制在2~10h，自然冷卻后即完成催化劑的制備。