[发明专利]基于纳米活性炭微球的低温选择性催化还原NOx催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域中使用的一种催化剂，具体涉及一种用超声雾化分解法制备的基于纳米活性炭微球的MO_xCNS低温选择性催化还原NO_x催化剂。 

背景技术

经过多年的研究与实践，使用NH₃作为还原剂的SCR法烟气脱硝已经日趋成熟，工业应用的SCR催化剂主要为V₂O₅-WO₃/TiO₂（V₂O₅-MoO₃/TiO₂），此类催化剂的操作温度范围大致在300~400℃之间，置于脱硫除尘装置之前。实际应用中，此类催化剂具有抗SO₂能力强，操作稳定的优点。 

但是由于工业催化剂要求的较高的操作温度，SCR脱硝装置必须置于脱硫除尘装置之前，此时烟气中烟尘和SO₂的浓度较高，虽然工业催化剂的性能优越，但是仍然容易造成催化剂中毒，目前工业应用的SCR中，主要成本依然来自于催化剂的更换；如为了避免催化剂中毒而将脱硝装置置于脱硫除尘之后，为达到工业催化剂所要求的活性温度范围，必须将脱硫后较低温度的烟气进行加热，消耗的热能也将大大增加脱硝成本。综上所述，目前降低SCR脱硝的成本的瓶颈是工业催化剂的操作温度范围，因此，开发一种低温脱硝催化剂，能够在脱硫除尘之后的烟气温度下进行烟气脱硝，可以大大降低成本，对于脱硝的工业化极有前景。 

虽然目前对于低温催化剂有一定的报道，但绝大多数仍处于实验研究阶段。要降低反应所需的温度，必须降低反应的活化能，增加催化剂表面的反应活性位；此外，由于脱硫过后仍有部分SO₂存在，在长期的接触中，仍然会对催化剂产生毒化作用。因此如何增加反应活性，减少SO₂的毒害非常重要。 

在温度较低的情况下，即使是浓度很低的SO₂也能使催化剂失活。虽然有报道认为以TiO₂作为载体时能够降低硫酸盐类在催化剂表面的稳定 性，保护活性物质，从而提高催化剂的抗硫性能，但以TiO₂为载体的催化剂仍然存在SO₂失活的现象。此外，虽然人们已经针对不同催化剂的抗硫性能展开了较多的研究，但目前仍未解决150°C以下的温度范围内SO₂造成催化剂失活的问题。 

SO₂对于催化剂的危害主要可分为两个方面：1.与NH₃反应，生成亚硫酸铵或硫酸铵沉积在催化剂表面，覆盖催化剂原有的活性点位；2.SO₂与催化剂中的活性组分反应，直接生成金属硫酸盐或金属亚硫酸盐，使催化剂活性组分失去对NO_x的转化吸附，影响NO_x的去除。 

发明内容

本发明提供了一种基于纳米活性炭微球的低温选择性催化还原NO_x催化剂及其制备方法，采用超声雾化分解法，制备得到的催化剂在低温（低于150℃）下具有高的NO去除率和抗硫性能。 

一种基于纳米活性炭微球的低温选择性催化还原NO_x催化剂的制备方法，包括如下步骤： 

（1）将糖类、含钛化合物、碱金属盐和过渡金属盐按摩尔浓度比为0.5~1:0.01~4:0.5~3:0.01~1溶于水中，得混合溶液，调节所述混合溶液的pH值为1~3； 

（2）将pH值为1~3的混合溶液超声雾化为气溶胶后，以N₂或Ar作为载气通入管式炉，在300~900℃下进行焙烧，得到所述低温选择性催化还原NO_x催化剂。 

在管式炉内的停留时间为5~30s，用盐酸或硝酸调节混合溶液的pH，混合溶液中糖类的摩尔浓度为0.5~1mol/L。