[发明专利]一种低温脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种低温脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

随着人类对化石燃料的广泛开发、利用，由化石燃料燃烧所产生的氮氧化合物也逐渐增多，其不仅是酸雨形成的主要原因，而且可与碳氢化物反应，形成光化学烟雾，目前己成为污染环境并危害人类健康的关键大气污染物。因此，开发有效的NOx排放控制措施对提升我国大气环境质量具有重大意义。

NH₃的选择性催化还原技术(SCR)是以NH₃为还原剂，在催化剂的作用下，与NO反应生成N₂和H₂0，反应催化剂的研究是SCR研究的重点内容。目前应用于SCR反应中的主流的催化剂为V₂O₅-WO₃/TiO₂，虽然这种催化剂具有高活性和高抗硫性能，但仍然存在一些问题：一是催化剂成本较高，二是操作温度必须高于623K，较高的催化剂操作温度使SCR反应床必须布置在空气预热器、除尘器和脱硫装置之前，而这种布置方式必然会将催化剂暴露在高浓度SO₂和高粉尘颗粒的烟气下，其对催化剂有很强的毒化作用，严重影响催化剂效率与寿命，因此开发廉价有效的低温SCR催化剂很有必要。

二氧化铈(CeO₂)作为地球上储量相对丰富的稀土氧化物，在过去几十年里它已经在催化领域的许多方向上实现了应用，但纯CeO₂的热稳定性较差，高温易烧结，其次，在SCR反应中的活性较差，而在CeO₂中掺杂二氧化锆(ZrO₂)能有效提高其储氧能力和热稳定性，铈锆催化剂结合了氧化锆的耐高温性能和氧化铈的高储氧能力。现有技术中用于低温烟气脱硝的铈锆催化剂活性并不高，特别是低温催化效率比较低，抗水、抗二氧化硫能力差，生产运行的经济性较差，实际应用时，尤其是在传统燃煤电厂的SCR反应装置中，催化剂寿命得不到保障。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中用于低温烟气脱硝的铈锆催化剂活性不高、抗水、抗二氧化硫能力差等问题，而提供一种低温脱硝催化剂及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种低温脱硝催化剂，该催化剂以氧化铈、氧化锆为活性组分，以氧化铁为掺杂组分，其中，铈元素、锆元素与铁元素的摩尔比为1：2：0.5-2.5。本技术方案中，铁元素的摩尔比如果过大，活性组分铈上的活性点将被抑制，从而导致催化剂的活性大幅下降，铁的摩尔比如果过小，则催化剂的低温段(100-250℃)SCR活性将达不到最优。

所述的低温脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将六水合硝酸铈、五水合硝酸锆溶解在去离子水中；

(2)加入氨水并搅拌，直到溶液的PH值为9，生成沉淀物；

(3)将沉淀物用去离子水清洗后再用乙醇清洗，之后抽滤；

(4)将得到的混合物干燥，之后再进行焙烧；

(5)焙烧后得到的固体浸渍在硝酸铁溶液中，然后取出并烘干，之后再进行焙烧，即制得该催化剂。

优选的，步骤(1)在室温下搅拌3-4小时，以促进铈锆金属的充分作用，以便合金态的形成。

优选的，步骤(4)干燥在100-110℃下进行12-15h。

优选的，步骤(4)焙烧在500-520℃下进行5-6h，焙烧时从室温升温至500-520℃的升温速率为5-15℃/min，该温度下焙烧有利与金属氧化物的形成，增加催化剂表面晶格缺陷，有利于催化剂储氧能力的提高，有利于催化剂氧化还原性能的提高；焙烧温度或时间如若不足将导致双金属之间的相互作用不足，难以产生合金态。

优选的，步骤(5)浸渍时间为10-12h。

优选的，步骤(5)烘干在100-110℃下进行12-15h。

优选的，步骤(5)焙烧在500-520℃下进行5-6h，在此温度下被烧利于铁元素在铈锆双金属催化剂表面形成铁的氧化物，对催化剂活性的进一步提高有帮助。