[发明专利]一种用于NH3‑SCR脱硝的复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护和催化精华技术领域，具体是涉及一种用于NH₃-SCR脱硝的复合氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球范围内对煤炭等化石能源的大量消耗，空气中NO_x的污染越来越严重，如今已经成为大气中的主要污染物之一。一方面NO_x在空气中可以与水蒸气反应形成酸雨，我国目前的酸雨类型已经由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变；另一方面NO_x在太阳光的照射下经过一系列的化学物理反应形成光化学烟雾，从而使地面的臭氧浓度升高。除此之外，NO_x还会与空气中的其它物质一起构成PM2.5，从而对人们的身体健康造成进一步的危害。

目前大气中的NO_x一方面来自机动车排放的尾气，另一方面产生于燃煤锅炉产生的烟气。工业上脱除烟气中NO_x最为有效的方法是以NH₃为还原剂在催化剂的作用下选择性将其中的NO_x催化还原为无毒无害的N₂和水的NH₃-SCR技术。

NH₃-SCR 技术的核心是催化剂，其工业化的催化剂体系是以MO₃或WO₃改性的V₂O₅/TiO₂，该催化体系具有催化反应活性高、抗SO₂中毒性能强的优势，但是仍然存在操作窗口窄(350^oC~400^oC)、主要的活性组分V₂O₅具有生物毒性、低温活性差、高温条件下N₂选择性低等不足。因此，开发新的宽反应温度窗口、高反应活性、高抗硫中毒性能及高N₂选择性的环境友好型催化剂体系成为研究的热点。

中国专利CN101380578公开了一种由氨水共沉淀法制备的铁钛复合氧化物催化剂，该催化剂在中温段具有优异的NH₃-SCR反应活性和抗水耐硫性能，但是该催化剂经高温焙烧后比表面积迅速下降，活性相发生明显结晶，造成NO_x脱除效率显著下降。中国专利CN102658161B公开了一种以铁和铈为主剂，以钨、钼、钛和锆中的任意一种或多种过渡金属为助剂，以二氧化钛或氧化铝为载体，利用浸渍和共沉淀联合的方法制备了一种负载型铁基催化剂，该催化剂的特点是低温活性好和脱硝温度窗口相对较宽，但是其没有给出该体系的抗SO₂中毒特性，对实际应用具有一定局限性。

发明内容

本发明针对现有技术中NH₃-SCR脱硝催化剂存在的反应温度窗口窄、抗SO₂中毒能力差、高温N₂选择性低及活性组分具有生物毒性的不足，开发出了一种新型的NH₃-SCR脱硝催化剂，该催化剂能在200~450^oC范围内具有高的催化活性、N₂选择性、反应稳定性及抗SO₂中毒性能，同时采用的原料对环境友好，无毒无害。

为了达到以上此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于NH₃-SCR脱硝的复合氧化物催化剂，它是由锡、钨和铋的氧化物组成的金属复合氧化物SnO_x-WO_x-BiO_x，其中锡和铋元素的摩尔比为0.1~10.0，锡和钨元素的摩尔比为0.1~10.0。

金属复合氧化物中锡的氧化物为Sn²⁺和Sn⁴⁺的氧化物混合体；钨的氧化物为W⁵⁺和W⁶⁺的氧化物混合体；所述铋的氧化物为Bi³⁺和Bi⁵⁺的氧化物混合体。

锡、钨、铋的氧化物在金属复合氧化物中形成固溶体。

锡和钨元素的摩尔比为0.5-5.0。

锡和铋元素的摩尔比为0.5-5.0。

一种用于NH₃-SCR脱硝的复合氧化物催化剂的制备方法，步骤为：