[發明專利]一種SCR脫硝催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201510216932.4
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104888756A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 周靈怡;方利國
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明屬于催化劑的技術領域，涉及一種脫硝催化劑，特別涉及一種SCR脫硝催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

我國自2004年7月公布并實施《火電廠大氣污染物排放標準》以來，國家對火電廠氮氧化物排放要求有了大幅度的提高。“升級”后的強制性國家污染物排放標準將成為控制火力發電廠大氣污染物排放、改善我國空氣質量和控制酸雨污染的推動力。但是從總體來說，隨著我國城市化的發展和城市人口的急劇增加以及工業的迅速發展，我國城市的大氣污染仍十分嚴重，大氣環境符合國家一級標準的城市還不到總量的1％，其中62％的城市大氣中的氮氧化物(NO_x)、二氧化硫全年日平均濃度超過了3級標準(100mg/m³)。根據世界衛生組織對60個國家10～15年的監測發現，在全球污染最嚴重的10個城市中，我國就占了8個，而且，我國城市大氣中NO_x、SO₂和總懸浮微粒的濃度也是世界上最高的。目前，利用選擇性催化還原(SCR)技術將煙氣中的氮氧化物脫除的方法是當前世界上脫氮工藝的主流，而催化劑是整個SCR系統的核心和關鍵。

從根本上說，利用氨氣還原NO_x的SCR技術中，催化劑起著決定性的作用。近年來，商用SCR催化劑主要是以WO₃為催化助劑的V₂O₅/TiO₂,但只有在一個較高的轉換溫度(350℃～400℃)下才展現出高催化活性^[1]。盡管釩系催化劑在發電廠和柴油燃機領域已經實現了廣泛的商業化，但是依然存在一些問題，因為在高溫下SO₂容易被氧化為SO₃，這就導致了當溫度高于550℃時，催化劑的催化活性和選擇性迅速降低，同時釩系催化劑的毒性對環境也是有害的^[2-4]。此外，該種催化劑的操作溫度一般為350℃～400℃的，在該操作溫度下其NO_x脫除率一般為80％左右。因此，無論是學術界還是工業上的研究人員們致力于開發一種新型的催化劑，以此來更加有效的在較寬溫度區間內去除NO_x，同時也可以適應柴油燃機的尾氣脫硝裝置。本發明針對提高催化劑的操作溫度區間，及加強NO_x脫除率，制備了一種新型的脫硝催化劑，具有顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻為：

[1]E.V.Kondratenko，V.A.Kondratenko，M.Richter,R.Fricke.Influence?of?0₂and?H₂on?NO?reduction?by?NH₃over?Ag/Al₂O₃：A?transient?isotopic?approach[J]，CataL?2006，239：23-33.

[2]沈伯雄.大氣污染控制工程[M].北京:化學工業出版社.2007.

[3]郝吉明,馬廣大.大氣污染控制工程[M].北京,高等教育出版社,2002.

[4]E.C.Corbos，M.Haneda，X.Courtois，P.Marecot，D.Duprez，H.Hamada.Cooperative?effect?of?Pt-Rh/Ba/AI?and?CuZSM-5catalysts?for?NOx?reduction?during?periodic?lean—rich?atmosphere[J]，Catal.Cornmun.2008，10：137-141.

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種SCR脫硝催化劑。所制備的催化劑活性高，氮氧化合物的脫除率高。

本發明的另一目的在于提供上述SCR脫硝催化劑的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述SCR脫硝催化劑的應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種SCR脫硝催化劑，由以下按質量份數計的組分組成：

所述碳納米材料為石墨烯(型號：TNPRGO，中國科學院成都有機化學有限公司)、石墨烯中空球、碳納米管(TNST，中國科學院成都有機化學有限公司)中的一種以上。

所述石墨烯中空球通過以下制備方法制備得到：