[发明专利]用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂

说明书

技术领域

本发明属于纳米催化应用领域，具体涉及一种无毒、活性高、抗SO₂中毒且易再生的钙钛矿型催化剂应用于NO_x选择性催化还原。

背景技术

NO_x作为大气污染的主要物质之一，已严重危害环境和人类健康，而汽车排放的NO_x己成为大气中NO_x污染的主要来源。因此汽车尾气排放及净化问题已成为大气污染领域的重要课题，受到全球范围内的重视。目前传统的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，因其含有有毒的金属钒，此外使用受到限制。因此,研发一种价格低廉、活性高、无毒的NO_x选择性催化还原催化剂，成为研究的热点。钙钛矿型催化剂恰能满足这方面的要求。美国专利3884837、3897367、4049583等均公开了不同钼族金属含量的钙钛矿型催化剂。J.M.D.Tascon和L.G.Tejuca等报道了大量的B位点使用Mn、Co和Fe的钙钛矿的催化剂，在NO还原的高活性方面取得了一定的进展，但都不同程度地使用了贵金属。而LaNiO₃在NO_x选择性催化还原方面的应用并未见报道。研究表明，掺杂的钙钛矿在NO_x净化(H₂-SCR)上应用效果更好。而铁元素不仅作为一种助剂而且能作为一种活性主分在催化领域中得到广泛应用，而且铁的加入能显著提高催化剂的抗SO₂中毒性能。SCR催化剂包含的铁主要是负载的氧化铁或是分子筛型。因此，本发明选择铁作为参杂元素，溶胶-凝胶法制备活性高、机械稳定性强,抗SO₂中毒且易再生的钙钛矿型NO_x选择性催化还原催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂及其制备方法，制备具有高活性、价格低廉、无毒、抗SO₂中毒且易再生的钙钛矿型NO_x选择性催化还原催化剂。

所述催化剂的制备方法，采用溶胶-凝胶法，包括如下步骤：

（1）将La的可溶性盐，以及Ni,Fe中的一种或任意两种组合可溶性盐，配成混合溶液，其中以镧镍铁的摩尔比计：La：Ni：Fe=1:1-x:x，0≤x≤1；

（2）将柠檬酸和乙二胺四乙酸，简称EDTA，溶于上述溶液。其中金属阳离子，柠檬酸和EDTA的摩尔比为1:1:1.5，调节pH=4-5，60-100℃下搅拌至粘稠的凝胶状态；

（3）将上述凝胶在80-120℃下烘10-24小时。300℃焙烧2-6小时，650-950℃焙烧4-10小时，制得所述的还原催化剂。

所述的一种用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂，该催化剂无毒，而且在保持高NO_x转化率上，大大降低催化剂的成本，同时提高抗SO₂中毒及再生性能。

所述的一种用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂，需经过300℃焙烧2-6小时,除去结构导向剂，再经过650-950℃焙烧4-10小时，即形成钙钛矿结构。优选300℃焙烧4小时，750℃焙烧5小时。

所述的一种用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂，主要应用于净化汽车尾气中产生的NO_x。

所述的一种用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂的再生方法，包括如下步骤：再生温度为400-750℃，再生时间为0.5-12小时，再生气体为氢气。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明所述的钙钛矿型催化剂为溶胶-凝胶法制得，提高了钙钛矿的结晶程度。且该催化剂无毒，价格低廉。

(2)本发明所述的钙钛矿型催化剂，其通式为LaNi_1-xFe_xO₃，其中0≤x≤1。催化活性和耐热性都较同类催化剂有了显著提高，并且具有高的抗SO₂中毒性能及易再生的特性。

附图说明

图1为所述的催化剂在不同温度下NO的转化率随温度变化曲线图

图2为LaNiO₃和LaNi_0.6Fe_0.4O₃催化剂SO₂中毒及再生的曲线图。

具体实施方式