[发明专利]一种低温抗硫酸氢铵层状铁钒复合氧化物脱硝催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开一种低温抗硫酸氢铵层状铁钒复合氧化物脱硝催化剂的制备方法及应用，属于大气污染控制领域。该催化剂的制备方法为：将偏钒酸铵加入去离子水中，在磁力搅拌及加热条件下使其溶解，将九水硝酸铁或其与硝酸混合溶液滴加到上述偏钒酸铵溶液中，保持搅拌及加热状态直至反应结束，经离心、洗涤、干燥及煅烧处理得到层状铁钒复合氧化物脱硝催化剂。本发明所得的催化剂应用于氨选择性催化还原(NHsubgt;3/subgt;‑SCR)脱硝反应表现出较好中低温催化活性，高的Nsubgt;2/subgt;选择性、较强的低温抗硫酸氢铵性能。

技术领域

本发明涉及一种低温抗硫酸氢铵层状铁钒复合氧化物脱硝催化剂的制备方法及应用，属于大气污染控制领域。

背景技术

氮氧化物（NO_x）是大气主要污染物之一，是雾霾和光化学烟雾等空气污染物的主要前驱体，对生态环境和人体健康可造成严重危害。目前，氨气选择性催化还原（NH₃-SCR）技术是移动源和固定源的主流脱硝技术，传统的商业化V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂具有较高工作温度窗口（300-400 ℃），主要适用于燃煤电厂。然而，我国钢铁、水泥、焦化、玻璃和陶瓷等非电行业的比重日趋增加，其烟气温度相对较低，主要介于150-300 ℃之间，此时传统的高温V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂脱硝效率较低。此外，烟气中含有一定量的SO₂和H₂O，SO₂可被催化剂氧化成SO₃，其与烟气中的H₂O和NH₃不可避免的发生反应生成硫酸氢铵（NH₄HSO₄），其在低温下具有一定粘性，可覆盖在催化剂表面使催化剂失活。若对烟气进行再加热以满足催化剂的使用条件，又会产生额外的能耗。因此，研制高效低温抗硫酸氢铵催化剂可有效节约不必要的能耗，对非电行业烟气脱硝具有重要意义。

在常见的脱硝催化剂活性组分中，氧化铁和氧化钒相比于其他金属氧化物(如氧化锰、氧化铜和氧化铈等) 不易与二氧化硫发生化学吸附，或生成金属硫酸盐的热稳定性相对较低，因此可有效避免金属硫酸盐形成所导致的失活。近年来，铁钒复合氧化物脱硝催化剂因具有一定低温脱硝潜力逐渐受到研究人员的关注。Yonglong Li等人（W.L.Yonglong Li, Ran Yan, Jian Liang, Tao Dong, Yangyang Mi, Peng Wu, Zheng Wang,Honggen Peng, Taicheng An, Applied Catalysis B: Environmental 268 (2020).）发现3DOM-Fe_9.0V_1.0催化剂具有较宽的活性温度窗口，表现出优异的NH₃-SCR性能，在220−412℃温度范围内，NO_x转化率可达80%以上。Jincheng Mu等人（X.L. Jincheng Mu, XinyangWang, Shiying Fan, Zhifan Yin, Zeyu Li, Moses O. Tadé, Shaomin Liu, TheJournal of Physical Chemistry C 124 (2020) 21396-21406.）采用均相沉淀法合成了一系列钒掺杂Fe₂O₃催化剂，经研究发现，Fe0_.75V_0.25O_δ催化剂在200 ℃下实现了100%的NO_x转化率。然而，铁钒复合氧化物脱硝催化剂易受硫酸氢铵低温沉积毒化，改善其低温抗硫酸氢铵性能值得深入探究。

发明内容

针对现有脱硝催化剂低温抗硫酸氢铵性能的不足，本发明提供一种低温抗硫酸氢铵层状铁钒复合氧化物脱硝催化剂的制备方法及应用。