[发明专利]具有纳米级有序蜂窝结构的脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有纳米级有序蜂窝结构的脱硝催化剂的制备方法，属纳米材料制备工艺和环保技术领域。

背景技术

氮氧化物（NO_x）主要以NO和NO₂的形式存在，常见于柴油机与化石燃料燃烧所排放出的烟气中，因其可导致酸雨和光化学烟雾的形成，对人类生存环境造成极大破坏，故被视为一种严重的大气污染物。目前，火力发电厂，锅炉燃烧等固定源产生的烟气和柴油机尾气中的NO_x的脱除主要由干法和湿法两种方法完成，其中湿法包括直接吸收法，氧化吸收法和还原吸收法等数种，而干法则包括催化脱除法，等离子体脱除法等。相对于湿法脱硝，干法脱硝具有过程简单，设备投资较少，脱除效率高等特点。在多种干法脱硝工艺中，由选择性催化还原（SCR）法去除NO_x的技术正得到蓬勃发展。氨气选择性还原（NH₃-SCR）是目前应用最多最广的NO_x脱除技术，其中V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂因其催化效率较高，高抗硫性等优点已经得到商业化应用。但该类催化剂存在着活性窗口温度较高，易发生SO₂→SO₃氧化，对环境毒性较大等缺点。因此，对绿色环保的新型低温催化剂的研发工作刻不容缓。

目前对中低温催化剂的研究热点主要集中在MnO_x、FeO_x、CuO_x等变价金属氧化物上，该类催化剂因内部存在的高价态金属氧化物具有强还原性，有利于催化脱硝反应的进行。中国专利CN102527406A中提及了一种以MnO_x-FeO_x作为主要成分的低温SCR催化剂，并且在200^oC下达到了88%的氮氧化物转化效率。但这些金属氧化物易与烟气中的SO₂形成难分解的硫酸盐和亚硫酸盐并附着在催化剂表面，使催化剂比表面积降低，反应活性位点急剧减少，最终导致催化剂失活。因此，如何提高低温脱硝催化剂抗硫能力，是目前函待解决的一个关键问题。

氧化钨作为V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂中的组分之一，已经得到广泛的应用。但长久以来，氧化钨被视为一种应用在中高温催化中提高表面酸位以及抗硫能力的助剂，并未应用于中低温催化领域。最近，刘福东等人（F.D. Liu, W.P. Shan, H. He, X.Y. Shi, C.B. Zhang, Novel cerium-tungsten mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NO_x with NH₃, Chem Commun, 2011, 47, 8046-8048）提出CeO_x与WO₃在铈钨氧化物固溶体催化剂中共同充当活性组分时，具有很好的低温催化活性。然而该类催化剂为固溶体纳米粒子结构，随催化反应温度的升高会发生团聚，引起催化剂比表面积减小，催化剂活性下降。

为了减少纳米粒子的团聚现象，许多具有特殊结构的催化剂被引入到催化脱硝领域之中。其中，介孔催化材料因具有比表面积大，活性物种分散均匀等特点，成为近年来主要的研究方向之一。但介孔材料存在孔径较小，气流传导过程中内表面不能充分利用，传质效率不高，孔易阻塞等不足，限制了它的实际应用。

发明内容                                                                                                                               

本发明涉及一种具有纳米级铈-锆氧化物有序蜂窝结构骨架，表面负载有分散态的氧化钨的烟气脱硝催化剂的制备方法，属纳米材料制备工艺和环保技术领域。其中的有序蜂窝结构可以使得催化剂对孔道的堵塞抵抗能力增强，并增强催化剂的传质能力，而表面负载的分散态氧化钨作为活性组分，可增强催化剂的活性和抗硫性，并在催化反应中不易发生团聚。

本发明涉及一种上述催化剂的制备方法，包括以下步骤：