[发明专利]一种用于催化氧化氮氧化物的复合催化剂及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，具体地说是一种用于催化氧化氮氧化物的复合催化剂及其制备方法，用于燃煤烟气中氮氧化物的催化氧化。

二、背景技术

我国是燃煤大国，燃煤电厂排放出大量的氮氧化物（NO_x），而NO_x是大气重要污染物之一，氮氧化物可导致酸雨、光化学烟雾及温室效应、破坏臭氧层等危害，因此氮氧化物的脱除变得尤为重要。目前，催化法脱除氮氧化物的重点研究在以NH₃为还原剂将氮氧化物还原为N₂的选择性催化还原（SCR）技术。但该方法消耗NH₃，还原产物为N₂没有回收利用价值；且在处理过程中要严格控制NH₃的化学计量比，否则容易出现氨逃逸造成二次污染。

NO是烟（废）气中NO_x的主要成分，NO除生成络合物外，无论在水中或碱液中都不易被吸收。为了有效吸收NO_x，需将烟（废）气中的NO部分氧化为NO₂，使氧化度达到50%-60%，然后用湿法或半干法脱硫吸收剂吸收进行回收利用，NO_x的碱液吸收是按NO和NO₂等分子进行，此时NO_x的吸收速率和吸收效率最高。氮氧化物的氧化-吸收法不会造成二次污染且经济有效，有望实现湿法或者半干法脱硫脱硝一体化。因此氮氧化物氧化技术近年来愈来愈受到研究学家的青睐。

近年来，研究的用于氧化氮氧化物的催化剂种类繁多。公开号为CN102188979A的专利以钛交联粘土为载体，铜与钒的氧化物为活性组分，铜负载量为2%-10%，钒负载量为0.5%-5%，在NO体积分数为500ppm，O₂体积分数为15%，其余为N₂，空速为13000h^-1，NO的氧化度可以达到45%。但是由于需要的O₂浓度高且NO转化率不高，该催化剂没有得到广泛应用。公开号为CN101028596A的专利公开了一种锰基纳米粉体氧化物催化剂的制备方法及应用，在反应器入口成分（体积比）为NO0.05%，NO₂/(NO+NO₂)﹤5%，O₂3%，气体总流速为300cm³/min，空速为47000h^-1条件下，当催化反应温度为400℃时，尾气中NO₂/(NO+NO₂)的比值（体积比）达到92%。但此催化剂制备工艺复杂，限制了其在工业上的应用。

三、发明内容

本发明旨在提供一种用于催化氧化氮氧化物的复合催化剂及其制备方法，所要解决的技术问题是提高氮氧化物低温下的催化氧化效率。

本发明用于催化氧化氮氧化物的复合催化剂，所述复合催化剂是以氧化锆为催化剂载体，在催化剂载体上负载活性组分和助剂后得到的复合催化剂；

所述活性组分为过渡金属的氧化物，所述过渡金属选自锰、铁、钴、镍或铜，所述活性组分中过渡金属的含量为催化剂载体质量的2-18%；

所述助剂为稀土金属的氧化物，所述稀土金属选自铈或镧，所述助剂选自CeO₂或La₂O₃，所述助剂中稀土金属的含量为催化剂载体质量的0.2-5.0%。

本发明用于催化氧化氮氧化物的复合催化剂的制备方法，包括催化剂载体的制备、催化剂的负载以及后处理各单元过程：

所述催化剂载体的制备是向氧化锆粉末中加入氧化锆质量1-3%的粘结剂田菁粉，混合均匀后加入蒸馏水，搅拌形成糊状物，于60℃干燥后得到块状固体，将所述块状固体粉碎过筛后得到粒径20-40目的催化剂载体；

所述催化剂的负载是取1-10g的催化剂载体，采用等体积浸渍法向所述催化剂载体中加水，测量所述催化剂载体的固液比，按照测得的固液比将一定质量的催化剂载体加入一定体积的前驱体溶液中，于常温下静置24-48小时，干燥并煅烧后得到复合催化剂；

所述前驱体溶液为过渡金属的硝酸盐（活性组分前驱体）和稀土金属的硝酸盐（助剂前驱体）的混合溶液，所述前驱体溶液中过渡金属的含量为催化剂载体质量的2-18%，稀土金属的含量为催化剂载体质量的0.2-5.0%。

所述干燥是首先于50-70℃干燥3-5小时，再于100-120℃干燥10-12小时。