[发明专利]一种应用于NO直接分解的复合金属氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种应用于NO直接分解的复合金属氧化物催化剂及其制备方法，催化剂是钙钛矿型氧化物和金属氧化物的复合物，采用相应的金属离子硝酸盐以及乙二胺四乙酸和柠檬酸双络合剂，络合后经水浴加热、预烧和煅烧制得。本发明的复合金属氧化物催化剂在500～850℃温区内的NO直接分解催化活性高(NO转化率最高可达～89％)，抗氧能力强，长时间稳定性优异，在高空速下也可以获得高催化活性；所采用的制备方法为一锅法，简单易行，经济环保，适宜大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及NO直接分解技术领域，具体涉及一种应用于NO直接分解的复合金属氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x)主要源于两部分，一方面源于自然途径，如雷电、林火、生物固氮以及大气中的氨氧化等过程，这部分可以通过生态系统本身的循环能力净化掉；另一方面源于人类活动。人为产生的NO_x的来源又可以分为固定源和移动源两种，移动源主要是机动车辆尾气排放，而固定源主要是工业生产和燃烧过程。当人类活动导致的NO_x排放量超出自然净化的极限时，会引发众多环境问题，如酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾以及温室效应等；同时也会直接危害人体健康，如NO与血红蛋白的结合能力非常强，属于血液型毒物，NO₂(或N₂O₄)会刺激眼睛或者影响呼吸系统，N₂O会引起麻醉和面部笑状痉挛等。NO_x包括NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₄和N₂O₅，其中，NO占比95％以上。因此，脱除各类尾气中的NO_x首先就要脱除NO。

目前，NO脱除技术主要包括NO_x储存还原(NSR)、选择性非催化还原(SNCR)、非选择性催化还原(NSCR)、选择性催化还原(SCR)和NO直接分解技术。其中NO直接分解技术因其具有工艺简单、绿色环保以及无需借助氨、尿素或者碳氢化合物等还原剂的明显优势，故是最理想的NO脱除技术之一。

现阶段，用于NO直接分解的催化剂主要包括贵金属催化剂、简单金属氧化物催化剂、稀土金属氧化物催化剂、钙钛矿型金属氧化物催化剂以及分子筛催化剂。贵金属催化剂价格高昂，且在高温下易烧结而失活；简单金属氧化物催化剂抗氧性能较差，不能满足实际需求；以Cu-ZSM-5为典型代表的分子筛催化剂虽然在中温区具有较高的催化活性，但是在高温高湿条件下分子筛骨架容易坍塌导致催化剂失活，且容易硫中毒；相比之下，稀土金属氧化物催化剂的高温活性以及抗氧性能更加优异，钙钛矿型金属氧化物催化剂还具有高热稳定性和抗硫性等优点，因此二者在催化NO直接分解领域拥有更广阔的发展空间。

此外，申请号为201410737055.0的专利公开了一种钙钛矿型复合氧化物催化剂催化直接分解NO脱硝的方法：该方法在微波场中进行，催化剂为锰基钙钛矿催化剂BaMn_1-xMg_xO₃。该催化剂与500～3000MHz的微波相配合，可在低温和富氧条件下催化NO直接分解，NO脱除效率高达99.8％。然而需要注意的是上述催化剂使用时必须施以特定的微波条件，这一反应条件使得工艺操作难度增大，生产成本提高；但是在保持其他反应条件不变的前提下，若缺少微波与催化剂的共同作用，则NO直接分解反应的转化率大幅降低。可见微波条件所带来的工艺难度的提升和催化活性的增强之间难以权衡，所以寻求无需微波等苛刻实验条件的NO直接分解高效催化剂显得非常必要。

发明内容