[發明專利]一種鈰鈮鋯復合氧化物催化劑、制備方法及其用途

有效

• 申請號: 201410482869.4
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104368329B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 賀泓;丁世鵬;劉福東;連志華;謝利娟;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: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;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,侯瀟瀟

技術領域

本發明涉及一種鈰鈮鋯復合氧化物催化劑、制備方法及其用途。

背景技術

NH₃選擇性催化還原NO_x(NH₃-SCR)是目前已經實際應用的柴油車尾氣NO_x控制技術，使用的催化劑多為V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂。但是該體系尚存在諸多問題，例如操作溫度窗口窄、TiO₂易發生晶型轉變以及活性組分V₂O₅具有生物毒性等。因此開發高效且環境友好的NH₃-SCR催化劑用于柴油車尾氣NO_x控制具有非常重要的環境意義。

CeO₂通常被用作NH₃-SCR催化劑的助劑或載體，但是在高溫時容易發生燒結，從而降低活性。研究發現向CeO₂摻雜Zr形成的鈰鋯氧化物穩定性明顯高于CeO₂，同時具有一定的NH₃-SCR活性。但是該氧化物的溫度窗口較窄，低溫活性較差，為了將其實際應用柴油車尾氣中NO_x的高效去除，必須對其進行進一步的優化和改性。

發明內容

針對已有技術的問題，本發明的目的在于提供一種鈰鈮鋯復合氧化物催化劑，所述催化劑的低溫活性優異、操作溫度窗口寬、N₂選擇性和NO_x轉化率高。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種鈰鈮鋯復合氧化物催化劑，所述催化劑具有如下化學組成：CeNb_aZr₂O_x，其中a為0～1.0且不包括0，例如0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95。

在本發明的催化劑中，Ce與Zr的摩爾比為1:2，Nb與Ce的摩爾比為a。

本發明通過復合鈮的氧化物，以顯著提高催化劑的低溫催化活性、N₂選擇性以及NO_x轉化率。

本發明的目的之二在于提供一種如上所述的鈰鈮鋯復合氧化物催化劑的制備方法，其為均勻沉淀法，包括以下步驟：

(1)配制鈰源和鋯源的混合水溶液；

(2)向步驟(1)的混合溶液中加入鈮源的水溶液和過量的尿素沉淀劑，使鈰、鈮和鋯沉淀完全；

(3)將得到的沉淀產物進行抽濾和洗滌，得到濾餅；

(4)將濾餅烘干和焙燒，得到所述鈰鈮鋯復合氧化物催化劑。

優選地，所述鈰源選自氯化亞鈰、硝酸鈰、硝酸鈰銨或硫酸鈰中的任意一種或者至少兩種的混合物，所述混合物例如氯化亞鈰和硝酸鈰的混合物，硝酸鈰銨和硫酸鈰的混合物，氯化亞鈰、硝酸鈰和硝酸鈰銨的混合物，硫酸鈰、氯化亞鈰、硝酸鈰和硝酸鈰銨的混合物，優選硝酸鈰。

優選地，所述鋯源選自氯化亞鋯、硝酸鋯或硫酸鋯中的任意一種或者至少兩種的混合物，所述混合物例如氯化亞鋯和硝酸鋯的混合物，氯化亞鋯和硫酸鋯的混合物，硝酸鋯和硫酸鋯的混合物，氯化亞鋯、硝酸鋯和硫酸鋯的混合物，優選硝酸鋯。

優選地，所述鈮源為五氯化鈮或/和草酸鈮。

在均勻沉淀法中，用尿素作沉淀劑，沉淀鈰源、鋯源或鈮源，由于尿素有可能存在不完全水解的問題，因此需要加入過量尿素。尿素發生水解，是一個緩慢釋放氫氧根離子和碳酸根離子的過程，尿素的緩慢水解使得溶液中鈰離子、鋯離子或鈮離子周圍的反應物濃度不會發生太大的變化，相對于其他沉淀劑如氨水和碳酸氫銨等，更有利于氧化物前驅體顆粒均勻地沉淀。

尿素/(鈰源+鈮源+鋯源)摩爾比為8～12:1，例如8.2:1、8.4:1、8.6:1、8.8:1、9:1、9.2:1、9.4:1、9.6:1、9.8:1、10.2:1、10.6:1、10.8:1、11:1、11.4:1、11.8:1，優選10:1。