[发明专利]一种用于低温烟气脱硝的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种催化剂，具体来说是一种用于烟气中低温NH3选择性催化还原(SCR)脱除NOX的催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)主要来自石化燃料燃烧产生，不仅是酸雨形成的主要原因，而且可与碳氢化物反应，形成光化学烟雾，目前己成为仅次于可吸入颗粒物和二氧化硫的重要大气污染物。因此，开发有效的NOx排放控制措施对提升我国大气环境质量具有重大意义。

NOX控制主要采取燃烧后处理方法，目前工业上应用的主要是选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)技术。SNCR技术反应温度是在1000℃左右，这种方法的脱硝效率不高」，还会产生少量温室气体N₂0；而SCR技术是以NH₃为还原剂，它的NOx脱除效率可以达到85%以上，它的特点是催化剂V₂0₅/Ti0₂在300℃-400℃下能具有良好的催化活性，工业上SCR反应器通常置于电除尘器之前。但它的不足是催化剂会受到高浓度烟尘的冲刷、磨损和飞灰中杂质的污染，烟温过高还会使催化剂发生烧结、失活，或发生NH3被氧化为NO的副反应等。因此，研究和开发可在脱硫之后进行脱硝的低温SCR催化剂，不但可减少飞灰等对催化剂的毒害作用，避免催化剂中毒，还可简化现有系统的布置或变更，因此具有重要的意义。

目前低温SCR催化剂的开发主要是沿着中温SCR催化剂的开发思路，均集中于改变催化剂活性组分和载体，或改变活性组分在载体上的分布等方面。已有研究结果表明以锰氧化物为活性组分的催化剂，其低温SCR活性是最好的，与该催化剂相应的载体有活性炭纤维、活性炭、二氧化钛等，如中国专利CN101011659A公开的催化剂以活性炭纤维为载体，采用浸渍法，在其上负载锰和铈氧化物。但是以锰为活性组分的低温SCR催化剂的抗二氧化硫和抗水毒害的性能还有待加强，并且对该催化剂的研究还只是处于模拟烟气条件下的脱硝性能，在真实烟气条件下的研究还比较少；催化剂的寿命离工业化应用也还有很大的差距。与以锰氧化物为活性的催化剂相比，对目前中温SCR广泛应用的钒锆双金属催化剂的研究相对成熟。双金属铈锆催化剂在中温下有出色的脱硝性能、抗二氧化硫和抗水毒害性能，具有较好的热稳定性、机械稳定性，但在低温下的活性却不高，目前国内外研究人员已进行了大量的实验研究，但始终没有取得突破性进展。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种用于低温烟气脱硝的催化剂及其制备方法，所述的这种用于低温烟气脱硝的催化剂及其制备方法要解决现有技术中的用于低温烟气脱硝的催化剂的活性不高的技术问题。

本发明提供了一种用于低温烟气脱硝的催化剂，以氧化铈、氧化锆为活性组分，氧化钐作为掺杂组分构成，其中，在所述的催化剂中，铈元素的质量百分比为25-30%，锆元素的质量百分比为35-40%，钐元素的质量百分比为12-16%，，其余为氧元素。

进一步的，铈元素、锆元素和钐元素的摩尔比为17-21：38-44：8-11。

进一步的，铈元素、锆元素和钐元素的摩尔比为2：4：1。

本发明还提供了上述的一种用于低温烟气脱硝的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将氧化铈、氧化锆的前驱体六水合硝酸铈、五水合硝酸锆溶解在去离子水中，所述的六水合硝酸铈、五水合硝酸锆的摩尔比为17-21：38-44，在室温下搅拌1~2小时；

2)接着在上述溶液中加入氨水，直到溶液的PH值变为9，紧接着将上述溶液移到聚四氟乙烯内衬中，将内衬放入不锈钢外套中，并将其置于100~140摄氏度的环境中加热2~5小时；

3)将得到混合物的去除上清液，并放入真空泵抽滤，于此同时用酒精和去离子水将混合物分别清洗2~5次；

4)将得到的混合物在80~110摄氏度下干燥5~15小时，随后在450~550摄氏度下焙烧3~8小时，其中室温至450~550摄氏度的升温速率为5~15摄氏度/分钟；

5)将焙烧后制得的固体放入硝酸钐溶液中浸渍8~15个小时，硝酸钐溶液和焙烧后制得的铈锆双金属混合物，然后在80~110摄氏度下烘5~15个小时，最后在450~550摄氏度下焙烧3~8小时，制得一种用于低温烟气脱硝的催化剂。