[发明专利]一种低温氨选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化脱硝技术领域，特别是一种低温氨选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，具体而言，涉及一种氨选择性催化还原脱硝净化氮氧化物为氮气的催化剂的制备方法。

技术背景

氮氧化物(NOx)是大气环境中主要的污染物之一，它不仅能形成光化学烟雾，产生酸雨、酸雾，还能破坏臭氧层，对环境危害巨大，并且危害人体健康，可引起呼吸系统疾病，因此控制和治理氮氧化物的污染一直是国际环保领域的研究热点。

人类生产活动排放的氮氧化物主要有两个来源：一个是火力发电厂、工业锅炉等固定源排放的烟道气，另一个是汽油车、柴油车和工程机械设备等移动源排放的尾气，主要由NO和少量NO₂组成。目前，所有燃烧后处理氮氧化物排放技术中，应用最广泛的当属选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术，尤其是氨作为反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气，其反应的主要方程式为，4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O。

针对燃煤发电厂、燃煤锅炉等固定源排放尾气中氮氧化物的治理，一般采用的催化剂主要是钒钛体系(如V₂O₅/WO₃-TiO₂)催化剂，这类催化剂的反应温度在300～400℃。用于净化处理移动源中汽油车尾气排放的氮氧化物，现在广泛使用的是汽车尾气三效净化催化剂，它不仅能降低氮氧化物的排放，同时还可以净化一氧化碳和烃，催化剂技术成熟，净化效果好，但要求发动机在空燃比为14.7左右运行，而且汽车尾气三效净化催化剂采用的贵金属价格昂贵，其应用受到限制。针对移动源中柴油车尾气控制氮氧化物的排放，虽然现今还没有技术十分成熟，净化效果十分理想的后处理方法和脱硝催化剂，但选择性催化还原技术及其相关的催化剂在这方面的应用依然是最有前途的。到目前为止，中国还没有大规模商业化生产的脱硝催化剂，由于柴油车尾气排放温度低、尾气中氧含量高等车载特点，要求催化剂的反应温度窗口要宽(150～550℃)，传统的钒钛体系催化剂和汽车三效催化剂都不能满足柴油车尾气中氮氧化物的净化要求，因此为了保护人类赖以生存的环境和满足日益严格的排放法规，结合柴油机自身排放特点开发新的有效的低温选择性催化还原脱硝催化剂材料是非常急需和有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温氨-选择性催化还原(NH₃-SCR)脱硝催化剂的制备方法，相比于传统的钒钛体系催化剂和贵金属体系汽车三效催化剂，该催化剂具有制备过程简便、原料成本低、环境友好等优点，对氮氧化物有较高的低温选择催化活性，更适用于柴油车和工程机械设备等移动源排放尾气中氮氧化物的净化处理。

本发明提供一种低温氨选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：

催化剂的组成为：CuOx/WO₃-ZrO₂；其中：X为1～2；

其中各组分的重量百分含量为：CuOx：1～20％，WO₃：5～20％，ZrO₂：60～95％；

包括以下工艺步骤：

(1)将锆盐硝酸氧锆或氧氯化锆，溶于去离子水中，配置成浓度为0.2～0.5摩尔/升的溶液，搅拌；在搅拌的同时，向上述溶液中缓慢滴加氨水，氨水浓度为10～25wt％，直至溶液pH值为9～10.5，并在此pH值条件下保持1～4小时；

(2)将钨盐仲钨酸铵加入到步骤(1)得到的溶液中，继续搅拌1～4小时，然后补充氨水，在保持pH值为9～10.5的条件下陈化；温度为60～95℃，陈化时间为6～24小时；

(3)经过滤，洗涤，干燥；空气干燥，温度为90～120℃，烘干至恒重。在500～700℃煅烧2～6小时，制备成WO₃-ZrO₂复合氧化物；

(4)采用等体积浸渍法，将铜盐硝酸铜溶液与WO₃-ZrO₂复合氧化物均匀混合，干燥，在500～600℃煅烧2～6小时，得到CuOx/WO₃-ZrO₂催化剂。

按照本发明所述的制备方法，其优选方案特征在于：

催化剂的组成为：CuOx/WO₃-ZrO₂；其中：X为1～2；