[發(fā)明專利]催化還原氮氧化物的釩鈰鈦催化劑及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210435420.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN102909003A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志明;張紹軒;易揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/22
• 分類號(hào): B01J23/22;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境催化、環(huán)境材料和大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于處理燃煤電廠、水泥窯爐和生物質(zhì)燃料鍋爐等排放廢氣中氮氧化物（NO_x）的催化劑及其制備方法，對(duì)堿金屬、堿土金屬含量高的廢氣特別適用。

背景技術(shù)

隨著能源消費(fèi)的增長，大量化石燃料被消耗，導(dǎo)致氮氧化物的排放量不斷增加，對(duì)環(huán)境造成極大破壞。因此，富氧條件下NOx的排放控制已成為目前環(huán)境催化和大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)研究熱點(diǎn)。

氨氣選擇性催化還原（Selective?catalytic?reduction,?SCR）被認(rèn)為是固定源NOx消除的最有效的方法之一，其核心問題是催化劑的研制。目前，工業(yè)化應(yīng)用的NH₃-SCR催化劑，主要是以TiO₂為載體，再負(fù)載上一定量的V₂O₅，WO₃或MoO₃作為活性組份，該催化劑在320-400℃范圍內(nèi)有良好的催化性能。但是，該催化劑存在以下問題:?催化劑成本高;?活性組份V₂O₅的前軀體毒性大，容易造成環(huán)境污染；并且該催化劑在煙氣中堿金屬、堿土金屬存在的條件下會(huì)中毒失活。本發(fā)明通過在V₂O₅/TiO₂催化劑中加入CeO₂,?不僅降低了V₂O₅的用量，還使催化劑對(duì)堿金屬和堿土金屬具有良好抗性，明顯提高了催化劑的脫硝性能，。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝簡單且對(duì)氨選擇性還原NO_x具有高效率的復(fù)合型催化劑及其制備方法。在V₂O₅/TiO₂催化劑中添加CeO₂,?通過活性組份間的協(xié)同催化作用，制備了一種毒性小、成本低并且對(duì)堿金屬、堿土金屬具有良好抗性的低釩脫硝催化劑。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

采用二氧化鈦為載體，五氧化二釩為主活性組份，二氧化鈰為發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)的次活性組份，其組成表示為V₂O₅-CeO₂/TiO₂,?五氧化二釩的含量為0.1-1%，二氧化鈰的質(zhì)量含量為2~10%。

本發(fā)明提供了一種制備釩鈰鈦復(fù)合型催化劑的方法，其特征在于：該方法依次包括以下步驟：

（1）配制0.5~1.0mol/L的硝酸鈰溶液和0.05~0.2?mol/L的偏釩酸銨溶液；

（2）取步驟（1）所得硝酸鈰溶液，30~50?℃水浴攪拌均勻，得到硝酸鈰水浴溶液；然后將二氧化鈦加入到該硝酸鈰水浴溶液中，攪拌2~6小時(shí)，制得漿料；

（3）將步驟（2）中制得的漿料在120℃條件下烘干12~24小時(shí)，制得干燥樣品。將樣品置于馬弗爐中在500℃條件下焙燒4~8小時(shí)，冷卻后，將樣品研磨成粉末；

（4）取步驟（1）所得偏釩酸銨溶液，30~50?℃水浴攪拌均勻，得到偏釩酸銨水浴溶液；將（3）中得到的粉末加入到該偏釩酸銨水浴溶液中，攪拌2~6小時(shí)，制得漿料；

（5）將步驟（4）中制得的漿料在120℃條件下烘干12~24小時(shí)，然后于馬弗爐中在500℃條件下焙燒4~8小時(shí)，制得V₂O₅-CeO₂/TiO₂催化劑。

本發(fā)明還提供了采用上述釩鈰鈦復(fù)合型催化劑還原氮氧化物的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）將上述催化劑裝載在固定床反應(yīng)器當(dāng)中，反應(yīng)溫度控制在275~450℃范圍；

（2）以氨氣為還原劑，控制氣體總流量在200~400?ml/min,?空速在64,000~128,000?h^-1。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果：降低了有毒性的活性組分V₂O₅的用量,?減輕了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)通過在V₂O₅/TiO₂催化劑中添加CeO₂,?發(fā)揮活性組份間的協(xié)同催化作用，提高了催化劑抗堿金屬及堿土金屬的能力，有效改善了催化劑的脫硝性能，在275~450℃范圍內(nèi)，氮氧化物的凈化效率達(dá)66~97%。

具體實(shí)施方式