[发明专利]一种负载型脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备脱硝催化剂的方法，特别涉及一种用于燃煤火电厂等固定源氮氧化物选择性催化还原脱除的负载型铁铈复合氧化物催化剂，应用于环境保护和催化技术领域。

背景技术

火电厂等燃煤固定源排放的烟气含有大量氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳等废气，其中氮氧化物(NO_x，主要为NO和NO₂)会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏和温室效应等重大环境问题，对生态环境和人类健康造成巨大的危害。根据国家能源预测和NO_x排放因子预测，如不采取有效措施，2020年我国NO_x排放量将达到2574万吨，约为2002年的2倍。火力发电厂煤炭燃烧是大气中NO_x的主要来源，约占67％；与此同时，国家“十二五”发展规划纲要明确规定“要严格限制电厂氮氧化物排放浓度”，且在2011年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中明确规定重点地区燃煤锅炉NO_x排放标准为100mg/Nm³。在大气污染现状和环境标准的双重压力下，脱硝技术必将成为我国大气污染控制领域的研究重点和难点。

目前，针对火电厂等燃煤固定源尾部烟气中NO_x净化的技术主要有：低NO_x燃烧技术、再燃/先进再燃技术、选择性非催化还原技术(SNCR)和选择性催化还原技术(NH₃-SCR和CH₄-SCR)等，其中NH₃-SCR被认为是最有可能应用于脱除火电厂等燃煤固定源尾部烟气NO_x的技术。NH₃-SCR技术核心主要是以NH₃作为还原剂，在催化剂的作用下，将NO_x还原成N₂和H₂O。目前，工业应用最广泛的SCR脱硝催化剂为V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，但其存在脱硝活性温度窗口窄(300～400℃)；活性组分钒有毒、易流失、毒害环境、容易造成二次污染；及易使SO₂氧化为SO₃等缺点。因此，开发新型具有高SCR脱硝活性，宽脱硝温度窗口，无毒、无害、廉价的非钒SCR脱硝催化剂，并将其应用于火电厂等燃煤固定源尾部烟气氮氧化物的催化净化，具有重要的环境和社会意义。同时，现在制备脱硝催化剂常采用溶胶-凝胶、浸渍和共沉淀等方法，这些方法都存在催化剂前驱体烘干时间过长，能耗较大等缺点。而微波辐射为体积加热技术，具有加热迅速，烘干快、能耗低等优点，本专利将微波技术应用于制备脱硝催化剂，不但降低了催化剂的制备能耗，而且提高了其脱硝活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载型脱硝催化剂的制备方法，以用来解决现有金属氧化物催化剂体系脱硝活性温度窗口窄，低温活性差及制备能耗高等缺点。本发明的新型负载型铁铈复合氧化物催化剂可用作火电厂等燃煤固定源氮氧化物的催化脱除。

本发明采取的技术方案为：

一种负载型脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)以可溶性铁盐、铈盐为活性组分，加水溶解混合配成混合溶液；

(2)向混合溶液中加入相应载体，并在常温下磁力搅拌浸渍0.5～3h；

(3)向混合溶液中滴加碱性沉淀剂至pH＝9～10，沉淀完全，然后过滤、洗涤，得到滤饼；

(4)将滤饼置于微波实验台中于70～700W微波功率条件下微波处理5～60min，将微波处理后样品放入烘箱中于80～120℃温度条件下进行烘干，最后在马弗炉中于400～600℃温度条件下煅烧活化4～6h，制备得到催化剂。

上述制备方法中步骤(1)所述的可溶性铁盐与铈盐中铁元素和铈元素的摩尔比为1～10∶1；混合溶液中铁盐浓度范围1～10mol/L；铈盐浓度范围0.1～1mol/L。

可溶性铁盐优先选自硝酸铁、硫酸铁、氯化铁中的一种；可溶性铈盐优先选自硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的一种。

步骤(2)中所述的载体为二氧化钛或者三氧化二铝，活性组分与载体的摩尔比为0.1～0.5∶1。

所述的碱性沉淀剂为氨水、碳酸铵溶液、或者氨水与碳酸铵的混合溶液。

本发明具有以下优点：

(1)该制备方法能耗低，降低脱硝催化剂的制备成本；