[發明專利]一種機制復合型氧化物低溫脫硝催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201810097544.2
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108144598A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 郭龍龍;鐘圣俊
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/03;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開一種機制復合型氧化物低溫脫硝催化劑及其制備方法，屬于大氣污染控制技術和工業催化領域。該催化劑以硫酸鈦和六水合硝酸鈰為前驅體，采用共沉淀法制備了不同CeO₂含量的CeO₂?TiO₂復合氧化物催化劑，其中，二氧化鈰的質量含量為5～85％，二氧化鈦的質量含量為15～95％。催化劑的脫硝活性檢測方法為：將催化劑裝在固定床反應器中，反應溫度控制在140～280℃，以氨氣為還原劑。本發明制備的CeO₂?TiO₂復合型氧化物催化劑，在空速為100000h^?1時，在180～280℃溫度范圍內，脫硝率達81～94％。本發明低溫脫硝催化劑安全無毒，環境友好。

技術領域

本發明涉及一種機制復合型氧化物低溫脫硝催化劑及其制備方法以及利用該催化劑在富含氧氣的工藝條件下選擇性催化還原氮氧化物(NO_x)的方法。適用于燃煤發電廠，熱電廠，冶煉行業等固定源排放的氮氧化物的消除，屬于大氣污染控制技術和工業催化領域。

背景技術

氮氧化物是大氣的主要污染物之一，其排放會引起一系列嚴重的環境污染問題，如：酸雨，臭氧層空洞，光化學煙霧等。NH₃選擇性催化劑還原技術(NH₃-SCR)是控制固定源氮氧化物污染的主流技術，該技術的核心是SCR催化劑，常用的固定源催化劑為V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂體系。傳統的釩鈦催化劑雖然具有高的脫硝活性和優異的抗硫性能，但其原料成本較高，活性成分V₂O₅有毒并且極易揮發，進入環境會對人體和其它生物產生毒害作用，容易造成二次污染。因此開發無毒綠色催化劑對于NH₃-SCR脫硝技術具有非常重要的意義。

CeO₂-TiO₂復合型氧化物低溫脫硝催化劑，由于CeO₂具有高氧空穴濃度及良好的儲放氧功能，在低溫條件下具有良好的催化氧化能力，TiO₂具有良好的熱穩定性能和抗硫性能。綜上可知，該復合型催化劑具有優良的低溫脫硝活性，熱穩定性能和抗硫性能。鈰鈦基催化劑以其高脫硝活性，較低的成本和無毒等優勢成為NH₃-SCR脫硝技術催化劑的研究熱點。

CeO₂是一種優良的氧儲存和供給性能的稀土氧化物，同時具有很高的氧空位濃度和氧流動性在低溫條件下具有良好的低溫脫硝性能；但是純的CeO₂熱穩定性差，易燒結導致比表面積下降，TiO₂的加入可以提高催化劑的熱穩定性，同時在固溶體中CeO₂晶格中會有部分的Ce原子被Ti原子取代，產生晶格畸變，表現出更高的穩定性和催化活性。

申請號為201310156350.2的專利公開了一種NH₃-SCR脫硝催化劑及其制備方法。該催化劑的載體為TiO₂，活性組分為V₂O₅，助催化劑為MoO₃。該催化劑制備過程中使用的載體為價格昂貴的銳鈦礦型結晶二氧化鈦，結晶二氧化鈦的問題在于粒度較大，比表面積，孔徑，孔容小的特點不利于活性物質的負載，催化劑性能有待提高；同時活性組分為V₂O₅，使用后的催化劑如果處理不當會對環境造成二次污染。

申請號為201310116460.6的專利公開了一種用于NH₃-SCR脫硝的酸改性的CeO₂基催化劑及其制備方法，以蜂窩陶瓷作為載體，以CeO₂作為活性涂層，以P₂O₅作為改性涂層。該方法制備催化劑工藝復雜，改性涂層材料會降低NO_x的脫硝率。該方法制備的催化劑NH₃-SCR脫硝活性有待提高。