[发明专利]一种用于催化氧化NO的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化氧化NO的催化剂及其制备方法。该催化剂可用于处理移动源或固定源排放的NOx，属于大气污染控制技术领域。

背景技术

随着我国火电行业的迅速发展，燃煤产生的SO₂和NO_x的排放量日益增多。通过多年来的努力，SO₂污染的势头逐步得到了遏制，但NO_x一直未得到有效控制。因此，在治理SO₂污染的同时加强对NO_x的控制是当前大气污染治理迫切需要解决的问题之一。目前工业应用的SO₂和NO_x的控制技术主要是“SCR+WFGD”组合。该工艺模式因其设备投资较大、运行费用较高等问题而逐渐不能满足发展的需要。烟气中NO_x的主要成分是NO，NO既难溶于水也不易被碱液所吸收，若能将NO氧化成NO₂，则易被碱液吸收而脱除。催化氧化-化学吸收法首先将NO部分氧化成NO₂，然后用氨水在原有的脱硫吸收塔内将SO₂和NO_x高效吸收，转化为硫酸铵和硝酸铵的复合肥料。该方法投资和运行成本较低，流程简单，硫元素和氮元素可以得到资源化回收利用，同时也便于对已有脱硫装置的锅炉进行改造。因此，在催化氧化-化学吸收法中最关键的一步是催化氧化。

国内外对催化氧化NO的催化剂的研究主要集中在分子筛、活性炭、贵金属、过渡金属氧化物等各种负载型催化剂。从已报道的催化剂来看，贵金属Pt类催化剂和过渡金属氧化物催化剂(Mn、Co、Cu、Cr等)的活性较高。考虑到我国贵金属资源缺乏，价格较高，所以应用前景不大。过渡金属氧化物催化剂因其制备方法简单，原料便宜、来源广，近年来成为催化氧化NO的研究热点。以低温下不易被硫酸盐化的锰氧化物为活性组分的催化剂受到更多的关注，如中国专利CN1736558A公开了一种在微波辅助条件下催化氧化NO_x的催化剂的制备方法，该催化剂采用氧化铝为载体、二氧化锰为活性组分。中国专利CN101530795A公开了在等离子体作用条件下催化氧化NO的催化剂的制备方法，它是将醋酸锰和高锰酸钾混合研磨、洗涤、干燥后制得黑色锰氧化物颗粒。上述这两种方法均需要借助外部条件加速催化反应过程，维护费用较高，能源利用率低，同时特殊催化反应器的设计也是一个难点。

此外，若能将催化氧化反应器置于锅炉静电除尘器之后，利用烟气自身温度进行氧化，这样既可减少飞灰等对催化剂的毒害作用，避免催化剂中毒，又可简化现有系统的布置或变更，因此开发低温催化氧化NO的催化剂，具有重要的工业应用意义。本发明正是介于此项意义上的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较强工业应用价值的催化氧化NO的催化剂及其制备方法.该催化剂在低温时具有较高的催化氧化NO的活性，可应用于催化氧化-化学吸收法处理燃煤烟气中的SO₂和NO_x。并且催化剂的成本低，制备工艺简单，环保无污染，催化过程不需要其它外部条件的辅助。

本发明的目的是通过以下技术方案实现，一种用于催化氧化NO的催化剂，其特征在于它是以氧化锰和氧化铜为活性组分，二氧化钛为载体的催化剂，催化剂中各组分的质量百分比为锰(5.65～6.84)，铜(3.16～4.35)，钛(60)，其余为氧。锰和铜的摩尔比为：1.5～2.5∶1。

上述用于催化氧化NO的催化剂的制备方法，它是按照以下步骤进行：

1采用溶胶-凝胶法制备载体二氧化钛；

1-1将一定量的乙酰丙酮(C₆H₈O₂)加入一定量的钛酸四丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)中，然后加入乙醇，室温下搅拌2小时，得到溶胶；

1-2将1-1得到的溶胶于60℃下水浴浓缩4～8小时后，再于80～160℃下干燥4～8小时，最后在空气中450～550℃下焙烧2～4小时，得到载体二氧化钛；

2采用浸渍法负载活性组分；

2-1首先采用以硝酸盐或醋酸盐作为活性组分锰和铜的前躯体配制浸渍液，称取一定量的醋酸锰和硝酸铜溶解于适量去离子水中；