[发明专利]钨钛复合氧化物负载氧化铈的催化剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂、制法及其应用，特别是一种用于催化净化氮氧化物的钨钛复合氧化物负载的氧化铈催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x，主要指NO和NO₂)是大气中的一种重要污染物。我国目前由NO_x引起的灰霾、光化学烟雾和酸雨等重大环境问题日益突出，控制NO_x的排放是环境保护领域亟需解决的一个重要问题。

NH₃选择性催化还原NO_x（即NH₃-SCR）技术已经被广泛用于燃煤电厂等固定源NO_x的催化消除和柴油车尾气等移动源NO_x催化净化。将NH₃-SCR技术应用于固定源NO_x的催化去除是20世纪70年代在日本首先发展起来的，随后在美国以及欧洲等国家和地区被广泛应用。由于配备NH₃储罐存在一定的危险性，NH₃-SCR技术用于移动源NO_x催化去除时，通常将还原剂NH₃更换成安全性更高的尿素溶液。

工业化应用的NH₃-SCR催化剂通常是含钒（V）的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，其中以TiO₂作为载体，以V₂O₅作为活性组分，以WO₃作为催化助剂。该传统的钒基催化剂体系自上世纪70年代被工业化应用于固定源烟气脱硝以来，经历了近40年的考验，但对于我国的固定源烟气NO_x排放控制仍然存在一些问题。比如，该体系操作温度必须高于300 ^oC，脱硝装置需安装在空气预热器和除尘器之前，而我国燃煤锅炉、特别是中小工业燃煤锅炉烟道气中灰尘和SO₂含量很高，容易造成还原剂NH₃部分氧化为N₂O和NO，还会造成SO₂和粉尘对催化剂的毒化和堵塞；工程实施有难度，当前我国锅炉一般都配置了空气预热器和除尘器，有的同时也安装了脱硫装置，由于温度考虑，烟气脱硝体系要置于空气预热器、除尘器和脱硫装置之前，工业锅炉改造的空间和技术等问题势必对现有的装置产生很大影响，导致工程改造复杂和经济上的巨大损失。因此，开发适应我国国情的低温NH₃-SCR催化剂具有十分重要的意义。

另外，我国机动车污染日益严重，而柴油车（尤其是重型载货汽车）尾气的NO_x控制更是亟待解决的问题。根据环境保护部日前发布的2013年《中国机动车污染防治年报》，2012年，仅占我国汽车保有量16.1％的柴油车，排放的NO_x却占汽车排放总量的68.1%。其中，以柴油为燃料的重型载货汽车虽然仅占汽车保有量的4.4％，但其NO_x排放量却占到了总量的49.3％。鉴于我国柴油车国IV阶段排放标准的全面实施日渐临近，中国重汽、潍柴、上柴等国内企业都将采用NH₃-SCR技术路线进行尾气后处理，以满足该标准的要求。NH₃-SCR技术广泛应用于我国柴油车尾气NO_x去除已经是大势所趋。V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂虽然作为第一代柴油车用SCR催化剂得到了实际应用，但钒基氧化物催化剂用于柴油车尾气催化净化尚有很多问题, 比如具有生物毒性、高温稳定性差、操作温度窗口较窄等。因此，开发高效、稳定、环境友好的新型SCR催化剂来替代传统钒基催化剂用于柴油车尾气NO_x净化，是SCR技术发展的一个重要趋势。

发明内容