[发明专利]催化剂及其制备方法、脱除氮氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体而言，涉及一种催化剂及其制备方法、脱除氮氧化物的方法。

背景技术

氮氧化物是是氮和氧的多种化合物的总称，其有多种存在形式，如一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)和五氧化二氮(N₂O₅)等，其中NO占90％以上。NOx的排放会给人类生产、活动和自然环境带来严重的危害，包括对人体的致毒作用、形成酸雨或酸雾、对植物的损害作用、与碳氢化合物形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。国家“十三五”规划纲要明确了主要污染物减排约束性指标，为完成国家“十三五”约束性指标，严格控制NOx的排放，积极研究开发脱硝技术及高效的脱硝催化剂显得至关重要。

烟气脱硝技术主要是对已经生成的氮氧化物的废气进行治理，其工艺可以分为干法和湿法。干法脱硝包括：选择性催化还原法、选择性非催化还原法、碳质固体还原法、吸附法、等离子法、光催化还原法等；湿法脱硝包括：液体吸收法(水吸收、酸吸收、碱吸收)、联合吸收法(吸收氧化、吸收还原、络和吸收、)、微生物净化法等。其中，选择性催化还原技术(SCR技术)是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术。选择性催化还原技术采用NH₃、CH₄、CO、H₂等气体作为还原剂将NOx还原成N₂，而其中尤以NH₃为还原剂的技术应用效果佳、最为广泛。

但是，现有选择性催化还原技术中所采用的催化剂的工作温度均相对较高，且多在300℃以上，且催化活性低，其应用难度相对较大。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种催化剂，其具有较好的催化活性，尤其是低温催化活性，且可促进选择性催化还原反应的进行，降低选择性催化还原反应的反应温度。

在本发明的第二方面，提供了一种上述催化剂的制备方法。其制备过程简单、产率高。

在本发明的第三方面，提供了一种利用上述催化剂脱除氮氧化合物的方法，其具有脱除效率高、工艺成本低等优点。

本发明是这样实现的：

一种催化剂，其包括由复合材料经过渡金属掺杂改性得到的改性材料，复合材料包括复合的二氧化钛和氧化石墨烯，过渡金属包括Mn、Fe、V、Cu、Cr、Co中的任一种或多种。

前述催化剂的制备方法，包括：通过溶胶凝胶法制备含有复合的二氧化钛和氧化石墨烯的复合材料，对复合材料依次进行烘干和焙烧；将经过进行烘干和焙烧后的复合材料浸渍于含有过渡金属的浸渍液中，浸渍后依次进行烘干和焙烧。

一种脱除氮氧化物的方法，其包括含有待脱除氮氧化物的气体与上述的催化剂接触，使氮氧化物被还原。

本发明实施例的有益效果：本发明实施例提供的催化剂符合了功能性材料二氧化钛和氧化石墨烯，并且进一步结合过渡金属。其中，过渡金属具有优越的低温活性，在低温度条件下具有优异的氧化还原能力。作为载体的二氧化钛良好的热稳定性，优良的机械强度和高抗硫性，并且通过负载过渡金属改善二氧化钛比表面积，从而提供更多的反应活性位点以及与气体的接触面积。具有良好吸附活性的氧化石墨烯可以促进SCR反应的进行，并且其表面的基团特性使其更易于进行分散和负载于二氧化钛，也更易与过渡金属键合。氧化石墨烯与二氧化钛优势互补，并且结合过渡金属的特性，从而有利于改善和提高低温SCR活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明试验例1中提供的具有不同锰含量的催化剂的氮氧化物去除率图；

图2为本发明试验例2中提供的具有不同氧化石墨烯含量的催化剂的氮氧化物去除率图；

图3为本发明试验例3中提供的催化剂对不同空速的烟气的氮氧化物去除率图；

图4为本发明试验例4中提供的催化剂对具有不同氧含量的烟气的氮氧化物去除率图；

图5为本发明试验例5中提供的催化剂对具有不同氨氮比的烟气的氮氧化物去除率图。

具体实施方式