[发明专利]一种用于烟气脱硝的铈钛锡复合氧化物催化剂及其制法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种应用于烟气脱硝为目的的铈钛锡复合氧化物催化剂。

背景技术：

氮氧化物(NOx)是主要的空气污染物，它是导致光化学烟雾和酸雨的罪魁祸首，直接威胁着生态环境。因此，世界各国对NOx的排放控制与治理问题越来越重视。氨选择性催化还原技术(NH₃-SCR)由于具有脱硝效率高，运行费用相对较低，被广泛用于工业锅炉和电站机组中的脱硝处理。目前，成功运营的商业NH₃-SCR催化剂是日本在二十世纪七十年代开发的V₂O₅-WO₃(或MO₃)/TiO₂催化剂。该催化剂的特点是在燃煤锅炉电站中的NOx脱除效率达80%以上，且具有良好的抗硫性能，工作温度为280-420℃。但是，V₂O₅-WO₃(或MO₃)/TiO₂催化剂的活性组分V₂O₅有毒，催化剂中锐钛型TiO₂载体在高温下容易转晶为金红石型TiO₂，导致催化剂比表面积减小，从而使催化剂活性降低。

发明内容

我国是稀土资源大国，而稀土金属氧化物二氧化铈(CeO₂)由于具有优异的储释氧性能和氧化还原性能，在NOx催化消除特别是三效催化中得了实际的运用。同时，Ti_xSn_1-xO₂固溶体有效结合了TiO₂和SnO₂二者的特点，在光催化，锂电池以及气敏原件等领域受到了广泛关注。研究发现，通过共沉淀法制备的Ti_xSn_1-xO₂固溶体具有金红石型晶体结构，且具有比表面积比单一TiO₂和SnO₂大，高温焙烧后结构保持不变的特点。此外，我们研究发现Ti_xSn_1-xO₂固溶体作为载体，CeO₂为活性组分制备的CeO₂/Ti_xSn_1-xO₂催化剂在NH₃-SCR反应中比单纯的CeO₂/TiO₂和CeO₂/SnO₂催化剂具有更显著的优势。而CeO₂/Ti_xSn_1-xO₂催化剂也为解决V₂O₅-WO₃(或MO₃)/TiO₂催化剂的活性组分V₂O₅有毒且高温失活的缺点提供了新的思路。

我们通过一种简便的制备方法，结合CeO₂与Ti_xSn_1-xO₂固溶体的优势成功地制备出了一系列的铈钛锡复合氧化物催化剂，其在NH₃-SCR催化中表现出优异的催化性能。同时，本催化剂所用原料廉价易得，制备方法简便快捷，能耗少，环境污染小，在NH₃-SCR催化脱硝领域有着潜在的应用前景。

本发明的目的：提供一种高活性、高热温定性的金属复合氧化物催化剂及其制法，它能在NH₃-SCR脱硝催化中得到应用。

本发明的原理如下：SnO₂具有金红石型晶体结构，Sn⁴⁺和Ti⁴⁺离子用NH₃·H₂O共沉淀时SnO₂优先形成金红石型晶核，再诱导Ti⁴⁺离子与其形成金红石型钛锡复合晶种，经过晶体老化长大，焙烧后得到金红石型钛锡固溶体。利用活性组分和载体的相互作用，通过浸渍法使活性组分CeO₂在钛锡固溶体表面分散，制备金属复合氧化物催化剂。

本发明的目的是以以下技术方案实现的：