[发明专利]一种脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种脱硝催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将混合金属盐溶液与碱液混合进行沉淀处理，得到沉淀物；(2)对步骤(1)得到的沉淀物进行焙烧处理得到前驱体氧化物；(3)将步骤(2)得到的前驱体氧化物和分散剂混合，经球磨处理得到所述脱硝催化剂；其中，所述混合金属盐溶液的溶质包括锰盐、钴盐或铈盐中的任意两种或三种的组合。本发明通过沉淀法有效的控制金属氧化物的一次颗粒大小，再经过球磨后易在二次颗粒上形成多种类的催化表面缺陷，催化活性高，制备工艺简单，过程可控性强，是一种简单易行、价格低廉、环境友好的制备催化剂的方法。

技术领域

本发明属于烟气脱硝催化剂领域，涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

工业烟道气中的氮氧化物(NO_x)是主要的空气污染物之一，会导致光化学烟雾、酸雨和臭氧层消耗环境等问题。通常在烧结烟气、焦炉烟气和燃煤工业炉烟气中含有一定量还原性的一氧化碳(CO)。使用CO进行氮氧化物脱除(de-NO_x)不仅可以降低污染控制成本，而且可以同时消除烟道气中的NO_x和CO。近年来，已经尝试将该技术(CO-SCR)应用于工业烟气。

在工业中CO-SCR反应的应用中仍然存在两个主要挑战，富氧条件和相对较低的温度。为了探索适用于富氧低温条件的催化剂，用于CO-SCR反应技术的催化剂的研究进展，包括贵金属催化剂和过渡金属催化剂。贵金属催化剂在富氧条件下的研究取得了一定进展。Tamai T等人(Catalysis Communications,2007,8(6):885-888.)研究在O₂，SO₂和H₂O存在下，以不同元素掺杂的Ir/SiO₂催化剂，当添加剂与Ir的含量比为1:10时催化活性的积极影响。过渡金属催化剂在富氧条件下的CO-SCR反应中的研究也取得了一定成效。专利申请号202010196025.9提出将混合金属盐为锰盐和其他金属盐沉淀物经球磨后煅烧，具有良好的抗水性CO-SCR催化催化，并解决了反应过程中CO+O₂的竞争问题。Sreekanth等人(Catalysis Letters,2008,122(1-2):37-42.)研究在200℃时，MnO_x/TiO₂催化剂在有氧的条件下具有较高的N₂选择性，氧含量由0升高至4％时，催化剂活性逐渐升高。Venegas等人(Catalysis ScienceTechnology,2019,9.)提出Cu/SmCeO₂/TiO₂催化剂在有氧条件下，NO转化率可以达到100％。Wen等(Journalof Molecular CatalysisA:Chemical,2002,180(1/2):187-192.)研究发现，当体系中O₂体积分数为0.5％(O₂/CO＝0.36)时，Cu-Ce催化剂在315℃下NO转化率可达到100％。Li等(Chemical Engineering Journal,2014,255:126-133.)考察O₂浓度对Fe基催化剂CO-SCR的影响发现，无O₂时700℃下NO转化率为100％，有O₂(O₂/CO＝0.4)时NO转化率下降到55％，如继续提高O₂浓度(O₂/CO≥0.4)，NO转化率急剧下降至0。付玉秀等(中国环境科学，2018,38(8):2934-2940.)在O₂体积分数为5％、CO:NO＝2:1的体系下，当Ce:CO＝3:7时的Ce-Co二元复合金属氧化物催化剂，NO最高转化率为84％(250℃)。

然而，以上研究仍存在一些问题，包括贵金属催化剂成本高、资源紧缺，反应在较低含氧浓度的反应条件，仍具有富氧条件还原选择性不高等问题。目前，很少有关于非贵金属的富氧条件CO-SCR反应脱硝催化剂的制备方法。因此，开发一种使用廉价过渡金属进行催化的脱硝催化剂对富氧条件CO-SCR反应的工业化应用具有重要意义。

发明内容