[发明专利]一种铈锡锆复合氧化物催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种用于催化净化氮氧化物的铈锡锆复 合氧化物催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

NH₃-SCR技术，即以NH₃为还原剂选择性催化还原NO，被广泛应用于移 动源或者固定源尾气中NO的去除。目前已经商业化的SCR催化剂为 V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，但是该体系仍然存在以下问题，例如低温活性差，热稳 定性低，高温时活性组分V₂O₅容易挥发且具有生物毒性等。因此开发实用高效， 环境有好的催化剂用于去除柴油车或者燃煤电厂排放的NO_x对于保护我国大气 环境具有非常重要的意义。目前研究较多的SCR催化剂主要有分子筛(ZSM-5、 HBEA、SSZ-34和SAPO-34)、氧化物(Ce、Fe、Cu)及碳材料。

CeO₂作为汽油车尾气催化剂始于20世纪80年代，在贫富燃工况交替运行的条件下会发生氧化还原反应，即在富燃工况下CeO₂释放出氧气，贫燃工况下，吸收和储存氧气。近年来，含CeO₂催化剂作为NH₃-SCR催化剂的助剂或载体引起人们极大的关注。研究发现向CeO₂掺杂Zr形成的铈锆氧化物稳定性明显高于CeO₂，同时具有一定的NH₃-SCR活性。但是该氧化物的温度窗口较窄，低温活性差，为了将其实际应用柴油车尾气中NO_x的高效去除，必须对其进行进一步的优化和改性。

CN103240079A公开了一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的铈锆钨复合 氧化物催化剂、制备方法及其用途。所述催化剂是铈、锆与钨三种金属组成的 金属复合氧化物。该发明采用无毒无害的原料，通过简单易行的方法制备出能 适应高空速反应条件，并具有催化活性优异、N₂生成选择性高、操作温度窗口 宽等特点的铈锆钨复合氧化物催化剂，适用于以柴油车尾气为代表的移动源和 以燃煤电厂烟气为代表的固定源氮氧化物催化净化装置。

CN101522298A公开了一种耐热性良好、能够有效地净化氮氧化物的催化 剂。在该发明中，氧化铈的含量为10～30重量％且氧化钨的含量为5～14重量％。 含钨、锆及铈的复合金属氧化物的耐热性良好，可在氨存在下有效地净化氮氧 化物。因此，含有含氧化钨、氧化锆及氧化铈的复合金属氧化物且所述氧化铈 的含量为10～30重量％、所述氧化钨的含量为5～14重量％的催化剂可用于氮 氧化物的净化。

上述铈钨锆催化剂中WO₃的价格较高，不利于降低工业生产成本。

发明内容

针对已有技术的问题，本发明的目的之一在于用廉价的SnO₂代替昂贵的 WO₃，以较低的成本获得具有较高活性的铈锡锆催化剂。

一种铈锡锆复合氧化物催化剂，其具有如下化学组成：CeSn_aZr₂O_x，a为 0～2.0且不包括0。

在上述催化剂中，x的数值可以根据化合价之和为0得到。

在上述催化剂中，Ce与Zr的摩尔比为1:2，Sn与Ce的摩尔比为a，例如 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、 1.6、1.7、1.8、1.9或2.0，优选2.0。

本发明向CeZrO_x中添加酸性氧化物SnO₂，以期提高催化剂去除NO_x的反 应活性。本发明利用铈锡锆的氧化物之间的协同作用，并且选择了合适的Ce 与Zr的摩尔比以及Sn与Ce的摩尔比，使得到的催化剂具有优异的催化反应活 性，且温度窗口范围宽。

所述铈锆锡复合氧化物催化剂中，所述复合氧化物催化剂包括铈(Ce)、锆 (Zr)和锡(Sn)三种金属组分，所述Ce、Zr和Sn的氧化物在复合氧化物催 化剂中形成固溶体。

所述催化剂为复合氧化物催化剂，其不需要载体即可达到相应的分散和催 化效果。