[发明专利]磷掺杂铈钛催化剂、制备及其在选择性催化还原脱硝中的应用

说明书

本发明公开了一种磷掺杂铈钛催化剂、制备及其在选择性催化还原脱硝中的应用。所述的方法先将硫酸钛和磷酸根前驱体溶于水中，加入碱性沉淀剂，调节pH≥10，充分反应后洗涤、干燥并煅烧，得到磷掺杂的TiO₂载体，然后将硝酸铈与磷掺杂的TiO₂载体溶于水中并搅拌，反应后干燥并煅烧，得到磷掺杂铈钛催化剂。本发明的磷掺杂铈钛催化剂具有典型的介孔结构，且能有效地提高NH₃在载体上面的吸附与活化，同时抑制了活性物中CeO₂的氧化性，表现出良好的催化还原脱硝能力、高N₂选择性及抗硫性。

技术领域

本发明属于选择性催化还原脱硝催化剂技术领域，涉及一种磷掺杂铈钛催化剂，具体涉及一种以磷掺杂TiO₂为载体负载CeO₂活性组分催化剂的制备及其在选择性催化还原脱硝中的应用。

背景技术

目前能源消耗快速增大，机动车保有量逐年增长，NO_x排放量不断上升。随着SO₂脱除技术日益成熟，NO_x脱除便已成为研究的热点。以氨为还原剂的氮氧化物(NO_x) 的选择性催化还原(SCR)是减少固定源烟气中NO_x的有效技术之一。目前， V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂等V基催化剂已被广泛应用于商用SCR作为工业催化剂。然而，这些V基催化剂有一些不可避免的缺点，如钒物种的毒性，对SO₂的强氧化性和过窄的活性温度窗。因此，需开发具有宽活性温度窗的环境友好的NH₃-SCR催化剂以去除NO_x。

Ce/Ti催化剂被认为是V基催化剂的良好的替代品。但普通的Ce/Ti催化剂的活性温度仅介于300～400℃之间，属于中温型脱硝催化剂，而对于燃煤火电机组低工况条件下的300℃以下的烟气，Ce/Ti催化剂脱硝效果会受到很大的限制。因此，如何提高SCR 催化剂300℃以下的脱硝活性，是目前铈钛催化剂面临的最主要问题。

研究表明，金属元素(如Mn，Cu，Mo和Co)掺杂可以提高铈钛催化剂的电子转移能力，可以显着提高其在低温下的催化性能(R.Jin,et al.,Applied Catalysis BEnvironmental 148-149(2014)582-588；H.Li,et al.,Environmental Science&Technology 49(2015)7373；Z.Liu,et al.,Catalysis Communications 46(2014)90-93；B.Thirupathi,P.G. Smirniotis,Applied Catalysis B Environmental 110(2011)195-206.)。同时，非金属元素(B 和Si)掺杂改善了其比表面积和NH3吸附能力，这也增加了其催化活性(R.Li,et al.,New Journal of Chemistry 39(2015)6854-6863；W.Zhao,et al.,Journal of Hazardous Materials 278(2014)350-359)。此外，F掺杂可以促进氧空位的形成，从而明显改善铈钛催化剂的低温性能(S.Zhang,et al.,Applied Catalysis AGeneral 435-436(2012)156-162)。然而，这些改进方法都建立在活性组分CeO₂含量较低的基础上。在实际铈钛催化剂的生产中，为促进传质作用和提高催化剂的使用寿命，活性组分CeO₂的含量一般比较高。众所周知，当铈钛催化剂出现CeO₂晶型时，其活性及选择性会大大的降低。因此，寻找一种能有效提高高CeO₂负载量铈钛催化剂的活性的方法势在必行。

发明内容