[发明专利]一种铈钨钽脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性催化还原氮氧化物(NO_x)的催化剂及其制备方法，特别涉及一种铈钨钽脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，环境污染问题越来越突出，中国北方大面积区域出现持续性的雾霾天气，使得人们更加关注大气环境污染的治理，NO_x作为雾霾的主要成因之一，已经被环保部门列为重点治理的大气污染物，各种净化NO_x的脱硝技术被大力发展并应用。

选择性催化还原技术(SCR)是目前效率最高的脱硝技术，其脱硝效率可以达到80％以上，其技术原理是：在还原剂NH₃存在的条件下，含有NO_x的烟气通过催化剂，在一定温度范围内于催化剂的表面发生化学反应，使得NO_x与NH₃反应转化成无害的N₂和H₂O。SCR技术的特点是催化剂存在时，NO_x和NH₃可以在大约300℃至400℃之间就发生反应，目前，国内排放NO_x的固定污染源是燃煤锅炉，燃煤锅炉排放出来的含有NO_x的烟气基本都处于这个温度区间，因此，只要锅炉排放烟气接触到催化剂就可以直接发生SCR反应，SCR技术从而得到大规模应用。

SCR脱硝技术的核心在于脱硝催化剂，目前，V₂O₅-WO₃/TiO₂等钒基催化剂已经被广泛的用于商业脱硝催化剂，它在300℃至400℃之间时具有良好的活性，同时具有良好的抗水热稳定性和抗硫中毒性。但是，主要活性成分钒化合物是一类有毒物质，在催化剂的使用过程中，它会分散到周围环境中，从而对人体健康和生态环境产生危害。同时，废弃的钒基脱硝催化剂的处理也成为一个备受关注的问题。

现有的SCR脱硝催化剂有一个弊端是会受到NO_x中二氧化硫的影响而容易失去活性，进而降低脱硝催化剂的使用寿命。

为此，需要提供一种无毒害、高活性、使用寿命长的脱硝催化剂，并将该催化剂用于选择性催化还原NO_x。

发明内容

本发明在于提供一种无毒害、高活性、使用寿命长的脱硝催化剂及其制备方法。

本发明是这样实现的：

一种铈钨钽脱硝催化剂，该催化剂中元素铈、元素钨、元素钽的摩尔比为2～5：1～4：1～4。

铈钨钽脱硝催化剂中，这三种元素的摩尔比处于这个范围时，其催化活性最好。

一种如上所述的铈钨钽脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)首先将铈源和钨源混合溶解于水中，然后加入钽源，得到混合溶液；

所述铈源包括硝酸铈、醋酸铈、碳酸铈、硫酸铈或氢氧化亚铈的一种或多种；

所述钨源包括仲钨酸铵、偏钨酸铵的一种或多种；

所述钽源包括乙醇钽、五氯化钽、氢氧化钽或五氧化二钽的一种或多种；

铈源、钨源与钽源优选上述物质，凡是其它能溶解于水并含有铈、钨与钽元素的化合物均可当做铈源、钨源和钽源。

因为铈源、钨源与钽源基本都是粉体颗粒物，如果直接混合，难以混合均匀。铈源、钨源和钽源溶解于水中的目的是为了使其混合均匀，加入水的量至少应保证足以溶解铈源、钨源和钽源。将铈源、钨源与钽源混合均匀是为了让这三种活性成分分散均匀，这样制得的催化剂活性更好。

将铈源和钨源先混合，然后加入钽源，这样做是为了首先让Ce与W沉淀在一起，形成活性较好的Ce-W体系；然后引入Ta，Ta结合在Ce-W体系的表面，由于Ta₂O₅的性质稳定，可以使得整个活性的组分的抗硫性提高，进而延长催化剂的使用寿命。

2)用弱碱溶液调节步骤1)所得混合溶液的pH，使得pH值达到9～11；

用弱碱调节溶液的pH，一方面有利于pH值的调节，另一方面弱碱不会对活性成分的活性产生影响。当溶液pH值达到9～11时，活性成分可以比较完全的从溶液中沉淀出来，所以用弱碱溶液调节pH的目的是为了尽量让活性成分沉淀出来，以备下一步过滤使用。

3)将步骤2)所得混合液体进行过滤，得到泥料；将过滤所得的泥料进行干燥，得到块状物；将干燥后所得的块状物研磨，得到粉体，所得粉体即为活性组分；