[发明专利]一种丙烯选择还原NO的复合脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种丙烯选择还原NO的复合脱硝催化剂及其制备方法，属于环保材料催化领域。

背景技术

    煤炭是我国最主要的一次能源，它的燃烧造成了NOx的大量排放，其中主要以NO和NO₂的形式存在，而NO更是占到了90%以上。NO和血红蛋白有很强的亲和力，动物接触高浓度的NO可出现中枢神经病变；NOx还可形成光化学烟雾，它也是形成酸雨的重要物，对温室效应的贡献是CO₂的200多倍，对农业、林业、全球气候、自然环境及人类身体健康都具有极大的危害。因此，NOx的治理已经成为国内外高度重视的一个课题。

    在众多的烟气脱硝方法中，选择性催化还原(SCR)以其脱硝效率高、技术成熟而得到广泛的应用。现今SCR法常采用NH₃作为还原剂，使用V-Ti体系催化剂将烟气中的NOx还原成N₂和H₂O。由于NH₃极易与烟气中的SO₂反应生成硫酸氢氨或硫酸铵毒化催化剂、阻塞管道，造成催化剂寿命的降低及运行成本的增大，所以研究新型还原剂成为目前脱硝催化剂的一个热点。

    烃类选择催化还原是消除NOx的有效方法之一，采用Al₂O₃负载Cu的催化剂具有最佳活性温度较低、水热稳定性好、廉价易得等优点，但其活性仍较低，难以使NO转化率高于50%。专利(CN 101015808 A)采用γ-Al₂O₃作为载体，CuO为活性组分，催化剂的最佳温度为275℃，此时NO的转化率为82%。专利(CN 1762591A)采用SO₄^2-浸渍改性后的La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃作为复合载体，CuO为活性组分，能使NO的转化率在275℃达到79%。专利(CN 1706547A)采用改性后的γ-Al₂O₃作为载体， La₂O₃-CuO作为活性组分，此催化剂对NO的转化率在300℃可达到83%。这些专利所述的催化剂载体及活性组分较为昂贵，且制备过程比较复杂、能耗较大，且最高活性温度点较高、活性温度窗口教窄，200℃以下催化剂基本没有活性。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有丙烯催化剂制备工艺复杂、原料昂贵、起始活性温度点高、支撑体易粉化等不足而提供的一种工艺简单、原料廉价易得能耗低、起始活性温度点低、活性温度窗口宽的丙烯选择还原NO的复合脱硝催化剂。本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。

    本发明的技术方案：一种丙烯选择还原NO 的复合脱硝催化剂，包括载体和催化活性组分，其特征在于：所述载体为蜂窝陶瓷、分子筛、硅胶载体、活性碳纤维、硅藻土、陶瓷板或金属合金。所述催化活性组分为铜钴铈复合氧化物，其中铜、钴和铈元素的摩尔比为1:0.1~3:0.1~2。

以载体的质量为基准，所述催化剂活性组分的含量为8%~30%。

本发明还包括助剂，所述助剂为Mn、Fe和Ni的氧化物中的一种或两种以上的任意组合。以载体的质量为基准，所述助剂的含量为0~6%。

    本发明还提供了上述丙烯选择还原NO 的复合脱硝催化剂的制备方法，采用等体积浸渍法制备。其具体步骤如下：

(1)将待用载体浸渍到质量百分含量为5~20%的HNO₃溶液或HCl溶液中，置于电阻炉上加热并持续沸腾5~15min，自然冷却后用蒸馏水洗涤至pH=5~7，放入60~100℃烘箱中干燥24~48h待用；

(2)取催化剂活性组分前驱体与助剂前驱体：催化剂活性组分前驱体为可溶性铜盐、可溶性钴盐与可溶性铈盐，助剂前驱体为可溶性锰盐、可溶性铁盐与可溶性镍盐，其中铜、钴和铈元素的摩尔比为1:0.1~3:0.1~2，溶解于体积等于载体总孔体积的去离子水中，用磁力搅拌器搅拌2~10min，使之完全溶解；

(3)将步骤(1)得到的载体浸渍于步骤(2)得到的溶液中，静置15~120min，于60~100℃下干燥2~10h，再放入马弗炉中焙烧，焙烧温度为350~800℃，焙烧时间控制在2~10h，自然冷却后即完成催化剂的制备。