[发明专利]一种铈钒硅钛复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境催化技术领域，特别是涉及一种铈钒硅钛复合氧化物催化剂，以及所述铈钒硅钛复合氧化物催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物是主要的大气污染物之一，是造成酸雨和光化学烟雾的主要原因。人类活动排放的氮氧化物(NO_x)有90％以上来自于燃料燃烧过程，其中燃煤电厂NO_x的排放占第一位。近年来，随着国内经济的快速发展，NO_x的排放量迅速增加，严重污染了生态环境，NO_x的控制已成为国家经济可持续发展和环境保护的紧迫客观要求。

NH₃-SCR脱硝技术的脱硝效率在90％以上，氨的逃逸量小，可一步达到新环保标准的要求，是控制氮氧化物排放最为有效的方法。催化剂是SCR法的核心，目前，在SCR工程中，应用最多的是V₂O₅/TiO₂类催化剂，例如V₂O₅-WO₃/TiO₂，V₂O₅-MoO₃/TiO₂和V₂O₅-WO₃-MoO₃/TiO₂等为主要代表，其中以V₂O₅-WO₃/TiO₂的研究及应用最多。该V₂O₅/TiO₂类催化剂在300-400℃范围内有良好的催化性能。但是该类催化剂在实际的应用中也存在很多问题：一是钒系金属具有毒性，会对环境以及人体造成危害；二是该类催化剂的温度窗口比较狭窄；三是传统商业催化剂对碱金属或者碱土金属的抗性很弱，碱金属会造成催化效率的极大下降；四是钒负载量不能过大，否则会在表面形成结晶区，活性下降，同时易将烟气中的SO₂氧化为SO₃和烟气中的H₂O、NH₃反应，生成硫酸铵盐，沉积在催化剂和空气预热器上，造成催化剂的失活和空气预热器的腐蚀；五是高温下易生成N₂O，造成空气污染，此外，催化剂制备成本较高。

因此，开发一种新型的低毒具有高NH₃-SCR活性、宽操作温度窗口、优秀的抗碱金属中毒性能、良好的抗SO₂和抗H₂O性能，同时具有高空速适应性和N₂选择性的低成本催化剂具有非常重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种铈钒硅钛复合氧化物催化剂，可以明显提高NO的转化率，同时具备非常优秀的抗碱金属中毒性能，铈钒硅钛复合氧化物催化剂能适应较宽的反应温度，可以适应高空速环境，对N₂的选择性好，对H₂O和SO₂具有较好的抗性。

本发明解决问题的技术方案为：

一种铈钒硅钛复合氧化物催化剂，以二氧化钛和二氧化硅为复合载体，五氧化二钒作为主活性成分，二氧化铈作为次活性成分，其组成表示为CeO₂-V₂O₅/TiO₂-SiO₂；其中二氧化铈与复合载体的质量比为0.01～0.5:1，复合载体中二氧化硅与二氧化钛的质量比为0.2～3:1。

SiO₂加入到TiO₂中可以抑制晶粒的长大，更有利于钒在载体表面的分散，提供丰富的比表面积和表面固体酸量，提高N₂的选择性以及空速适应性。TiO₂-SiO₂复合氧化物作为载体时具有更好的催化活性，同时拓宽了温度窗口，具有更强的抗碱金属中毒性能。本发明中五氧化二钒的负载量为常用负载量，例如五氧化二钒与复合载体的质量比为0.005～0.05:1，五氧化二钒负载量不宜过多，否则会占用二氧化铈的负载空间，会造成催化剂分散不均，影响催化剂效果。