[发明专利]一种磷掺杂铜铈复合金属氧化物双功能催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种协同净化氮氧化物和一氧化碳的铜基催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)铜前驱体和铈前驱体溶解于一定量去离子水中；(2)在第一混合液中加入磷前驱体得到第二混合液；(3)在第二混合液中加入柠檬酸，加热进行凝胶化反应；(4)将凝胶干燥、焙烧得到催化剂。本发明的催化剂制备方法简单、成本低，可满足烟气多污染物协同处理的需求。

技术领域

本发明属于金属氧化物催化剂技术领域，尤其涉及一种磷掺杂的铜铈复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

2013年6月，《大气十条》首次把大气污染防治提到了新的高度，作为主要的大气污染物之一氮氧化合物(NO_x)的排放标准也越来越严格。NO_x对人体呼吸道具有强烈的刺激作用，除了对人体本身的危害之外，还会引起各地酸雨、雾霾、臭氧破坏、光化学污染等严重的生态问题。在工业生产会产生大量的氮氧化物，限制工业排放中的氮氧化物是大气污染防治的重中之重。氨气选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)是脱硝领域的主流技术之一，而其稳定运行的关键是具有高效的脱硝催化剂。现有的商业NH₃-SCR催化剂--VWTi催化剂在中高温度范围内表现出较好的催化脱除氮氧化物性能。

在水泥、焦化、钢铁烧结等行业中，由于燃料中煤的占比依然较高，因此工业烟气中一氧化碳(CO)浓度居高不下，作为大气重要的污染物组成之一，控制工业烟气排放中CO的浓度是未来的趋势。近年来不断地有研究表明，在无氧的条件下以CO作为还原剂可对NO_x进行还原，从而得到两种污染物的协同脱除。但在实际工业烟气的气氛中，氧气同样是重要的组成部分，所占含量在8-20％不等。因此，在富氧条件下使商业NH₃-SCR催化剂同时兼有一氧化碳氧化的能力是目前研究的热点。因此，开发新型高效的脱硝催化剂对实现CO和NO_x的协同消除，具有非常重要的环境意义，是我国烟气多污染物处理的迫切需求。发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种在中低温度范围内具有良好的脱除NO_x和CO的磷掺杂铜铈基复合金属氧化物催化剂。利用氧化铜优秀的氧化能力以及二氧化铈载体氧空位多的特点，在低温即可实现一氧化碳的氧化处理；同时使用P掺杂提高催化剂的表面酸性，实现氧化还原能力与催化剂酸性之间的平衡，从而具有协同脱除NO_x和CO的能力,是一种环境友好型的高效催化剂。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明提出了一种协同净化氮氧化物和一氧化碳的磷掺杂铜铈复合金属氧化物双功能催化剂及其制备方法。

根据本发明的一个实施方案，提供一种协同净化氮氧化物和一氧化碳的磷掺杂铜铈复合金属氧化物双功能催化剂，其催化剂具有下式结构：CuCe_xP_yO_δ，其中x表示为Ce/Cu的原子摩尔比，x可取0.5-10；y表示为P/Cu原子摩尔比，y可取可取0.5-10，δ由各原子所带正负价电子平衡确定。

根据本发明的另一个实施方案，提供一种协同净化氮氧化物和一氧化碳的铜基催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)铜前驱体和铈前驱体溶解于一定量去离子水中；

(2)在第一混合液中加入磷前驱体得到第二混合液；

(3)在第二混合液中加入柠檬酸，加热进行凝胶化反应；

(4)将凝胶干燥、焙烧得到催化剂。

一种实施方式为，铜前驱体选自硝酸铜、醋酸铜、氯化铜、硫酸铜的一种或者几种的组合；铈前驱体为硝酸铈、醋酸铈的一种或者几种的组合；所述磷前驱体为磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵的一种或者几种的组合。