[發明專利]一種用于SCR降解的Nb-Ce-W脫硝催化劑制備方法及應用

在審

• 申請號: 202111111180.7
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN115845833A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 許俊強;鄒賢林;余海杰;張艷容;郭芳;張強
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種用于SCR降解的Nb?Ce?W/TiO₂脫硝催化劑及其應用，屬于大氣污染治理和環保催化環境領域。該催化劑是以TiO₂為載體，以Nb為主活性組分和金屬Ce、W為助劑，采用浸漬法制備而成。首先稱取計量比的C₁₀H₅NbO₂₀·xH₂O、(NH₄)₆W₁₂O₃₉·xH₂O和Ce(NO₃)₃·₆H₂O溶于去離子水中，并磁力攪拌溶解，其次在溶液中加入載體TiO₂，再次水浴磁力攪拌浸漬，之后水浴攪拌至水分蒸發完全。接著將制得的粉末置于干燥箱中過夜干燥，在500℃焙燒5h，自然冷卻即制得用于SCR降解NO的Nb?Ce?W/TiO₂催化劑。本發明的Nb?Ce?W/TiO₂催化劑具備高的SCR降解NO能力。同時，助劑Ce、W與活性組分Nb之間能起到良好的協同催化作用，提高催化劑的中高溫活性，拓寬催化劑的操作溫度窗口。

技術領域

本發明涉及一種SCR降解NO的Nb-Ce-W催化劑制備方法及應用，具體說它是對氣體污染物質進行有效降解的催化劑，屬于大氣污染治理和環保催化環境領域。

背景技術

氮氧化物(NO_X)是大氣中的主要污染物之一，也是產生霧霾的主要因素之一，主要包括NO、NO₂和N₂O，其中，NO占據以上90％以上。NO_X不僅危害人體健康，還也會產生陰霆，酸雨等二次污染。因此，必須對排放的NO_X加以控制。高效脫除NO_X的技術具有非常重要的價值，成為研究熱點。

SCR技術是目前最具潛力的脫硝技術之一，該技術的核心在于研制高效催化劑，在催化劑的作用下，外加還原劑或尾氣中的還原物質選擇性將NO_X還原為N₂，使得尾氣中的NO_X得以降解。因此，SCR降解NO_X的催化劑的開發勢在必行。

傳統的SCR催化劑V₂O₅/TiO₂工作窗口較窄(300-400℃)，其低溫催化活性差，限制了其在水泥廠、鋼鐵廠尾氣中的應用，且V₂O₅屬于高毒物質；而貴金屬催化劑，其制備成本太高，容易硫中毒，高溫下容易燒結失活；分子篩催化劑抗水、抗硫性較差，貴金屬催化劑制備成本高，容易硫中毒，高溫下容易燒結失活，不能綠色高效的降解NO_x而無法滿足越來越嚴格的排放標準，因此亟需開發一種具有較高的催化活性和較寬的操作溫度窗口的SCR催化劑。

本專利的設計思路是首先篩選出具備良好NO脫除效果且成本低廉無毒性的金屬活性組分，添加助劑既能促進活性組分的高度分散又能強化助劑與活性組分及載體之間的相互作用，提高催化劑的低溫脫硝活性和穩定性。于是我們按照金屬的分類和結構特性，發現Nb元素因其與V同族，具有與V相似的性質，毒性弱于V，鈮基材料作為固體酸催化劑，能顯著提高催化劑酸性。于是我們探索了活性組分Nb的含量，發現10％活性組分Nb具有一定的高溫活性，但是低溫活性較差。據文獻報道引入Cu、La、Fe、Co和In助劑以提高催化劑的低溫活性，但Fe、Cu、La、Co和In助劑的低溫催化效果均不如意。本以為Cu、La、Fe、Co和In助劑具有的金屬復合氧化物結構具備儲氧和釋氧的能力，應該具有提高低溫活性和穩定性的能力，但未能表現出來。

發明內容

本發明的目的是提供一種SCR降解NO的Nb-Ce-W催化劑制備方法及應用，該方法具備工藝簡單、易操作、成本低的優點。通過此方法制備得到的Nb-Ce-W催化劑明顯提高了催化劑的脫硝活性和拓寬了操作溫度窗口。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：