[发明专利]一种核壳型脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种核壳型脱硝催化剂及其制备方法。该脱硝催化剂由作为催化剂的内核的TiO₂、作为内核上的第一层壳的稀土氧化物、作为催化剂的外壳的Sb₂O₅组成；所述的稀土氧化物为La₂O₃、CeO₂、PrO₂的一种或多种。本发明制备的脱硝催化剂活性组分稀土氧化物以外壳的形式均匀分布在载体TiO₂表面上，可以充分地利用载体的表面；同时，活性组分的表面在形成一个Sb₂O₅的保护层，避免活性组分与SO₂反应发生中毒或被硫铵盐吸附，这种核壳结构的催化剂可以稳定地保护其活性组分避免其发生硫中毒。

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂领域，特别涉及一种核壳型脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国大气污染物排放标准越来越严格，各种污染物治理技术也在不断发展，其中，NO_x脱除技术中的SCR脱硝技术在市场上得到了广泛的应用，相应的SCR脱硝催化剂也被大量使用，V-W(Mo)/Ti是目前商业应用最多的SCR脱硝催化剂，但是随着人们对环境污染的关注度的提高，制备V-W(Mo)/Ti催化剂的原料中的有毒V化合物开始被限制使用，因此人们开始开发替代V-W(Mo)/Ti的其它SCR脱硝催化剂。

目前对于替代V基脱硝催化剂的研究较多的有分子筛催化剂和稀土基催化剂，其中分子筛催化剂的主要原料分子筛价格昂贵，大规模应用的成本较高，因而市场推广程度有限。而稀土基脱硝催化剂则具备大规模应用的条件，因为我国是一个稀土资源大国，稀土资源较为充足，尤其是以Ce为代表轻稀土元素，储量较大，所以Ce基脱硝催化剂的研究较为广泛。

许多研究发现，Ce基脱硝催化剂的特点是活性好，但是容易发生硫中毒。引起Ce基脱硝催化剂硫中毒的原因有两点，一是SO₂和NH₃反应生成硫酸氢铵并沉积在催化剂表面，阻碍了反应物到达催化剂表面的反应活性中心；二是SO₂容易和主要活性物质CeO₂发生化合反应生成Ce₂(SO₄)₃，使得催化剂的活性下降，总的来说SO₂是造成催化剂中毒的主要原因。

有研究者将W引入到Ce基脱硝催化剂中，以提高催化剂的抗硫中毒性，但是这种改善效果有限，催化剂在有SO₂和H₂O同时存在的条件下长时间运行后还是会逐渐地发生中毒。

为此，需要提供高活性且抗硫中毒性能较好的脱硝催化剂。

发明内容

除了添加W之外，Sb作为抗硫因子也具有很好的活性。将Sb元素引入传统的V₂O₅/TiO₂催化剂中，发现催化剂的抗SO₂中毒性能明显提高，这说明Sb具有较好的抗硫性。

本发明是这样实现的：

一种核壳型脱硝催化剂，该脱硝催化剂由作为催化剂的内核的TiO₂、作为内核上的第一层壳的稀土氧化物、作为催化剂的外壳的Sb₂O₅组成；所述的稀土氧化物为La₂O₃、CeO₂、PrO₂的一种或多种。这三种组分的作用分别为：TiO₂充当催化剂的载体，稀土氧化物作为催化剂的主要活性组分，Sb₂O₅是催化剂的保护层。

优先地，上述的核壳型脱硝催化剂，稀土氧化物、Sb₂O₅、TiO₂分别占催化剂总重量的1％～8％、1％～8％、84％～98％。