[发明专利]一种用于烟气脱硝的高性能铈钛负载氧化锆催化剂及其制法

说明书

本发明为铈钛负载氧化锆催化剂，其载体为锐钛矿型均一的铈钛固溶体，活性组分氧化锆以高分散的状态存在于载体表面。本发明的铈钛负载氧化锆催化剂具有高热稳定性、优异氧化还原性能等特点。在NH₃选择性催化还原NO反应中具有较高的活性和选择性，在脱硝领域中具有潜在的应用价值。本发明公开了其制法。

技术领域

本发明涉及用于烟气脱硝的铈钛负载氧化锆催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物（NOx）是形成雾霾的主要污染物之一，也是造成酸雨和光化学烟雾的主要污染物，对生态环境和人体健康危害极大。氮氧化物排放主要来自固定源（如大型燃煤电厂的烟气）和移动源（如机动车尾气）。随着我国经济的飞速发展，以煤为主要燃料的能源格局和快速发展的汽车工业，直接导致我国近年来氮氧化物排放量急剧增加，其治理已经刻不容缓。在NOx排放控制技术中，以NH₃为还原剂选择性催化还原NOx技术（即NH₃-SCR技术），是燃煤电厂烟气脱硝最行之有效的方法。

目前，工业化应用的NH₃-SCR催化剂主要是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂，该催化剂的特点是在燃煤锅炉电站中的NOx脱除效率在80%以上，且具有良好的抗硫性能。但是该类催化剂仍然存在不足，如活性组分V₂O₅具有毒、操作温度窗口较窄、高温时生成大量温室气体N₂O、高温热稳定性差等，这些不足制约了该类催化剂在实际燃煤电厂烟气和机动车尾气净化中的广泛应用。因此，研究开发具有高NH₃-SCR活性、高选择性和高热稳定性的环境友好型钛基催化剂，具有重要的科学意义和实际生产价值。在对钛基催化剂改性的众多氧化物中，ZrO₂和CeO₂不仅能够提高TiO₂的比表面积和机械强度，还能大大提高催化剂的氧化还原性能和热稳定性，从而改善催化剂的脱硝性能。

我们通过一种简便的制备方法，成功制备了一系列具有较高热稳定性的的铈钛负载氧化锆催化剂，其在NH₃-SCR催化中表现出优异的催化性能。由于该方法所用原料廉价易得，操作简便快捷，能耗小，对设备无特殊要求，附加环境污染少，使其在燃煤电厂烟气脱硝领域有着潜在的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种铈钛负载氧化锆催化剂及其制备方法和用途。采用以氨水为沉淀剂的共沉淀法制备铈钛固溶体载体，采用简单的浸渍法，负载活性组分氧化锆，所制备的铈钛负载氧化锆催化剂具有热稳定性好、氧化还原性能好、NH₃-SCR活性高等特点。

本发明的原理如下：由于铈离子和钛离子的溶度积（K_sp）不同，为使两种离子尽可能地同时沉淀，我们采用氨水过量共沉淀法来制备样品，分别将硝酸铈和硫酸钛溶解并混合均匀后逐滴滴加过量的浓氨水，使其沉淀完全，然后经过老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧制得钛铈固溶体载体。利用活性组分和载体的相互作用，通过浸渍法使活性组分氧化锆在铈钛固溶体表面分散，制备铈钛负载氧化锆催化剂。

本发明的技术方案如下：

一种铈钛负载氧化锆催化剂，以共沉淀法合成的铈钛固溶体为载体，通过浸渍负载活性组分氧化锆，氧化锆主要以高分散的状态负载在铈钛固溶体表面。

一种制备上述的铈钛负载氧化锆催化剂的方法，由如下步骤组成：