[发明专利]一种氧化氮氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮氧化物去除方法，具体地，本发明涉及一种用于氧化去除氮氧化物的催化剂、其制备方法，及其用途。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是造成大气污染的主要污染物之一，主要来源于燃料的燃烧。NO_x可以参与酸雨和光化学烟雾的形成，对人体健康及环境都具有极大的危害。随着经济的发展，人们的环保及健康意识逐渐增强，相关法规对NO_x的排放要求也越来越严格。因此，寻求合理有效的NO_x的控制技术具有非常重要的现实意义及经济效益。NO_x的控制手段主要有燃烧前控制(燃料脱氮技术等)、燃烧过程中控制(新型燃烧器设计等)及燃烧后控制(即烟气脱硝技术)。燃烧后控制技术又包括催化法、吸收法、吸附法、电化学法等，其中催化法是目前研究较多的方法之一。催化法根据反应原理的不同又分为催化氧化、催化还原、催化分解。

对固定源而言，一氧化氮(NO)占烟气NO_x的90％以上，因此，NO的脱除是控制NO_x排放的关键。目前催化法的研究主要集中在SCR催化还原，对于催化氧化技术研究相对较少。催化氧化是在氧化剂(如O₂等)存在的条件下将部分NO催化氧化为NO₂，再用湿法或半干法脱硫吸收剂吸收。此法由于不消耗还原剂，不会造成二次污染，且有望实现湿法或半干法的同时脱硫脱硝。因此，近年来，NO催化氧化技术已受到广泛关注。

专利CN 1317363A(2001)公布了一种脱除NO_x的液相催化剂，即利用烟道中的氧气为氧化剂，钴的络合物Co(en₂)²⁺为催化剂，在液相中实现NO的氧化与吸收。专利CN 101259368A(2008)公布了一种以ZSM-5型分子筛为催化剂催化氧化NO的方法，在NO浓度为500ppmv，O₂含量为20(V)％，总气流量为500mL/min，相对湿度为60％，停留时间为1s的实验条件下，NO在20℃的转化率为76％。但是由于实际烟气中氧气含量约为5-6％，远远低于20％，且该实验反应空速较小(GHSV～3600h^-1)，因此该催化剂尚未得到普遍应用。专利CN 102188979A(2011)公布了催化氧化法烟气脱硝催化剂，铜、钒负载钙交联粘土。在NO为500ppm，O₂为10％，N₂做平衡气，空速为12000h^-1，NO可以达到48％的脱除效率。

现有氧化脱硝催化剂存在低温下(例如300℃以下)活性较差、能耗高、成本高、操作复杂等问题，亟需研发新型氧化脱硝催化剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种氧化氮氧化物催化剂，在氧气存在的条件下可以将氮氧化物(例如NO、N₂O等)催化氧化为二氧化氮，再用湿法或半干法脱硫吸收剂吸收，具有经济高效、无二次污染等特点。

所述氧化氮氧化物催化剂为锰基氧化物催化剂，所述催化剂活性组分为氧化锰，所述氧化锰负载在无机载体上，或氧化锰与氧化钴、氧化铈、氧化铜中的1种或至少2种组成复合金属氧化物催化剂。

优选地，所述载体为无机氧化物载体，优选二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或其混合物，优选三氧化二铝或二氧化钛，更优选为二氧化钛。

优选地，当所述氧化锰负载于载体上时，氧化锰含量为有效剂量，优选占催化剂总重量的1wt％～30wt％，例如1.01％、1.1％、1.2％、19％、21％、25％、29％、29.9％等，进一步优选为5wt％～25wt％，更优选为7wt％～15wt％，特别优选为8wt％～12wt％，最优选10wt％。

所述复合金属氧化物催化剂典型但非限制性的实例有：氧化锰/氧化钴/氧化铈、氧化锰/氧化钴/氧化铜、氧化锰/氧化铈/氧化铜、氧化锰/氧化钴/氧化铈/氧化铜等。

优选地，所述复合金属氧化物催化剂由氧化锰与氧化钴、氧化铈、氧化铜中的1种组成，例如氧化锰/氧化钴、氧化锰/氧化铈、氧化锰/氧化铜等，进一步优选，由氧化锰与氧化钴、氧化铈中的1种组成，特别优选，由氧化锰与氧化铈组成。

优选地，所述复合金属氧化物催化剂中锰元素与其他金属元素的摩尔比为1∶4～4∶1，进一步优选为1∶3～3∶1，更优选为1∶2～2∶1，特别优选为1∶1。