[发明专利]一种钙钛矿型催化剂催化直接分解NO脱硝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化分解NO脱硝领域，具体涉及一种钙钛矿型催化剂催化直接分解NO脱硝的方法。

背景技术

氮氧化物是严重危害人类健康的主要污染物之一，其95％以上成分为NO。据估计，2015年我国燃煤电厂NO_x排放量将达到1310万吨，可见控制NO的排放是极为重要的。随着人类生活水平的不断提高，世界各国都非常重视对含有氮氧化物排放物治理的研究、推广和应用。

NO的直接分解法因具有经济、不消耗NH₃、CO、CH₄等还原剂、不产生二次污染的特点，被认为是最具吸引力的方法。NO分解的反应为NO直接分解为N₂和O₂在热力学范围内达到99％是完全可行的，但是反应活化能高达364KJ/mol，因此研究NO的分解实质是探讨其动力学的问题，也即找到该反应的合适催化剂和催化方法。

钙钛矿型复合金属氧化物结构稳定，其组成的金属元素可以是许多不同价态过渡金属，这些不同价态的过渡金属生成的钙钛矿型复合氧化物可以形成多种缺陷，进而表现出催化消除NO_x的性能。据目前的研究表明，钙钛矿催化剂是最有潜力的NO直接分解的催化剂之一，因为它们的制造成本低、而且能够在高温下长周期运行。如王东等发表《类钙钛矿型La_1.6M_0.4NiO₄(M＝Mg,Ca,Sr,Ba)催化分解NO的研究》/黑龙江大学自然科学学报,2008,03:381-384。

此外，微波能作为一种高效能已经得到普遍认可。黄卡玛等人做了长时间一系列的研究，认为微波能够改变分子之间的相互作用，显著提高某些化学反应的速度和改变反应的机制。魏在山以Fe/Ga-5A作催化剂和NH₄HCO₃作还原剂在微波催化下选择还原脱除NO。张涛等人利用微波放电来处理NO(无催化剂)，取得了很好的效果。唐军旺在微波加热模式和常规加热模式下，用Fe/ZSM-5催化剂进行脱硝研究，结果表明微波加热能让本来不能催化分解的反应确实发生了，并且NO达到70％的转化率。

上述研究虽然都很多，但是从公开的资料来看，最好的NO转化率为70％左右，脱除率不高；且受废气中氧含量影响大，在氧含量较大时此方法达不到脱除要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的NO脱除率不高，且脱除工艺比较复杂的问题，本发明提供一种工艺简单易行、NO脱除率高的，经济实用的脱除废气中氮氧化物的方法。

基于上述现有技术，本发明的发明人首先考虑到，通常情况下，只有在高温下(反应温度高于500℃)钙钛矿催化剂才表现出具有直接催化分解NO的活性。而且NO在钙钛矿催化剂上直接催化分解反应有强烈的氧阻碍作用，实际废气中共存的氧气使NO转化率严重降低。但本发明的发明人仍然试图找到一种与钙钛矿催化剂相匹配的高效的能量来共同作用降低反应的活化能，使得NO的直接分解能顺利进行。

考虑到微波能作为一种高效能已经得到普遍认可，微波可以极大地加速化学反应。因此，发明人试着进行钙钛矿催化剂与微波的匹配来催化直接分解NO脱硝。基于此思路，发明人首先进行了一系列实验研究，考察钙钛矿催化剂吸收微波性能，与微波匹配关系及微波辐照下催化剂床层升温特点等，直到本发明人找到一类钙钛矿催化剂，使得该催化剂能与微波在催化NO直接分解反应中形成近乎完美的配合。

因此，本发明提供一种钙钛矿型催化剂催化直接分解NO脱硝的方法，其特征在于，所述方法在微波场中进行，且所述催化剂为锰基钙钛矿催化剂。

使用本发明中特定的钙钛矿催化剂与微波进行配合时，能在低温和高氧含量条件下直接催化分解NO。