[發明專利]一種鐵鎢鈦復合氧化物催化劑、制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201310007168.0
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103028420A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 賀泓;劉福東;謝利娟;連志華;鄭惠文;單文坡;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: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;B01D53/94;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

本發明涉及一種鐵鎢鈦復合氧化物催化劑、制備方法及其用途，所述催化劑可用于重型柴油車尾氣NO_x的選擇性催化還原（NH₃-SCR）凈化過程。

背景技術

氮氧化物(NO_x)是現今大氣污染中的主要污染物之一。人為源NO_x包括煤、石油等化石燃料燃燒以及硝酸、氮肥和染料等工業生產過程中所產生的NO_x。在人為源NO_x排放中，以燃煤電廠煙氣為代表的固定源NO_x和以柴油車尾氣為代表的移動源NO_x分別占據了大約60%和40%的NO_x排放份額。NO_x的存在會引起光化學煙霧、酸雨、溫室效應和臭氧層破壞等重大環境問題，同時具有生物呼吸毒性，對生態環境和人類健康造成了巨大的危害。因此，如何有效去除NO_x成為當今環境保護的重點課題。

目前在以NH₃為還原劑選擇性催化還原NO_x（NH₃-SCR）凈化重型柴油車尾氣過程中，所用的催化劑體系多為V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂以及相應的改進體系，該類催化劑已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，在較高溫度段具有高的NO_x凈化效率和抗SO₂中毒性能。但在以重型柴油車尾氣為代表的移動源NO_x催化凈化過程中，該催化劑體系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、高溫熱穩定性差等缺點，不適用于柴油車尾氣苛刻且復雜的工作條件。目前開發的非釩基NH₃-SCR催化劑體系主要包括負載活性組分的分子篩催化劑以及氧化物類催化劑，其中Fe、Cu基分子篩催化劑雖性能優越，但仍存在著價格昂貴、水熱穩定性和抗硫性能較差等缺點，易于合成和改性的Fe基、Ce基氧化物類催化劑成為NH₃-SCR領域的重要研究對象。

本申請人的在先申請CN101380578公開了一種由氨水共沉淀法制備得到的鐵鈦復合氧化物催化劑，該催化劑在中溫段具有極為優異的NH₃-SCR活性和抗H₂O抗SO₂中毒性能。為了保持主要活性組分的微晶狀態以提高比表面積和反應活性，該催化劑主要是在較低焙燒溫度下（400℃）制備而成。若經高溫焙燒，則催化劑比表面積迅速下降，活性相發生明顯結晶，造成NO_x凈化效率的下降，因此高溫熱穩定性的提高成為該催化劑能否進行實際工業應用的關鍵。此外，以腐蝕性、揮發性較強的氨水做沉淀劑也不利于工業應用，因此在制備方法上也亟需有所改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鐵鎢鈦復合氧化物催化劑及其制備方法，所述催化劑的高溫熱穩定性明顯提高，制備方法簡單易行。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種鐵鎢鈦復合氧化物催化劑，所述催化劑具有如下化學組成：FeW_aTiO_x，a大于0而小于等于1.6。所述a優選0.6～1.6，進一步優選1.0。

所述x的大小可以根據Fe、W、Ti和O的價態，在a值確定后，根據化合價態之和為0計算得到。

所述a為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6。

當a=0時，即所述催化劑中不含有W，所述催化劑的化學組成為：FeTiO_x。

一種鐵鎢鈦復合氧化物催化劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：

（1）在草酸存在條件下配制Fe源、W源和Ti源溶液，將Fe源、W源和Ti源溶液混合均勻，得到混合溶液；

（2）向混合溶液中加入過量尿素沉淀劑，使Fe、W和Ti離子沉淀完全，將得到的沉淀產物抽濾，洗滌，干燥，焙燒，得到所述鐵鎢鈦復合氧化物催化劑。