[發明專利]一種氧化鈦負載型釩酸鐵催化劑、制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201210540830.4
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN102989467A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 賀泓;劉福東;單文坡;謝利娟;連志華;石曉燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J23/847
• 分類號: B01J23/847;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明涉及一種氧化鈦負載型釩酸鐵催化劑、制備方法及其用途，所述催化劑用于固定源和移動源的NH₃-SCR煙氣脫硝。

背景技術

氮氧化物（NO_x）主要來自石化燃料燃燒，如燃煤電廠煙氣和機動車尾氣，不僅是酸雨形成的主要原因，而且可與碳氫化合物反應，形成光化學煙霧等二次污染，目前已成為僅次于可吸入顆粒物和二氧化硫的重要大氣污染物，對生態環境和人體健康均造成了嚴重的不良影響。

以V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂為催化劑，以氨為還原劑選擇性催化還原氮氧化物（Selective?Catalytic?Reduction?of?NO_x?with?NH₃），即NH₃-SCR技術，被廣泛用于燃煤電廠、工業鍋爐等固定源煙氣脫硝凈化過程，在中高溫段具有高的NO_x凈化效率和抗SO₂中毒性能，也被用于以重型柴油車尾氣為代表的移動源NO_x催化凈化過程。但是該釩基催化劑體系仍存在著操作溫度窗口較窄、高溫時N₂O大量生成，造成N₂選擇性下降、活性組分V₂O₅具有生物毒性且易升華、不穩定等缺點。因此，對釩基NH₃-SCR催化劑的改進仍然是環境催化領域的研究熱點。

目前在NH₃-SCR技術研究領域，鐵基氧化物催化劑因為具有高的SCR活性和N₂生成選擇性也受到廣泛關注。本申請人前期申請公開了一種氨選擇性還原氮氧化物的催化劑（CN101380578），主要解決目前常用的NH₃-SCR催化劑體系對環境和人體具有毒害性以及催化劑體系抗SO₂中毒能力差和不能適應高空速條件等問題。該發明采用價格低廉、無毒無害的原料，通過簡單易行的共沉淀法制備出了具有高活性、選擇性、穩定性和抗SO₂中毒性能的鐵鈦復合氧化物催化劑，較好地解決了目前存在的技術問題。

現有技術中所公開的催化劑一般都僅適合用于固定源NH₃-SCR脫硝，而在重型柴油車尾氣為代表的移動源NO_x催化凈化過程中，由于催化劑的熱穩定性較低，安裝有催化劑體系的SCR催化轉化器無法抵擋住重型柴油車前置顆粒物過濾器（DPF）再生所帶來的800℃的高溫熱沖擊。因此，開發具有優異熱穩定性的車用高效NH₃-SCR催化劑也極為重要。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種氧化鈦負載型釩酸鐵催化劑，所述催化劑結合了釩基催化劑和鐵基催化劑的優點，具有優異的活性、選擇性、熱穩定性和抗SO₂中毒性能，可以用于固定源和移動源NH₃-SCR脫硝過程。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種氧化鈦負載型釩酸鐵催化劑，所述催化劑由TiO₂載體以及負載在TiO₂載體上的FeVO₄活性組分組成。

以催化劑質量為100wt%計，FeVO₄的質量百分比為1.5~15wt%，例如2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、14wt%，優選2.5～13.5wt%，進一步優選8~10wt%，最優選9wt%。

所述TiO₂選自銳鈦礦型TiO₂、板鈦礦型TiO₂或金紅石型TiO₂中的任意一種，優選銳鈦礦型TiO₂。選擇銳鈦礦型TiO₂作為載體的優勢在于：在煙氣中有SO₂存在的條件下，TiO₂僅僅很微弱并且可逆地硫酸化，除此之外還具有助催化活性，使得氧化鈦負載型釩酸鐵催化劑（FeVO₄/TiO₂）展現出更高的脫硝活性。

本發明目的之二在于提供一種如上所述的氧化鈦負載型釩酸鐵催化劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：