[发明专利]一种用于低温催化氧化NO的双重核壳型CrCe复合氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于低温催化氧化NO的双重核壳型CrCe复合氧化物及其制备方法，通过如下步骤制成：先将硝酸铈、硝酸铬和尿素分散于无水乙醇，再进行水热反应，反应温度为180‑200℃，反应时间为18‑24h，最后离心、洗涤、干燥、煅烧、研磨；硝酸铬的摩尔浓度为0.0193‑0.0331mol/L，硝酸铈摩尔浓度为硝酸铬摩尔浓度的2‑4倍，尿素的摩尔浓度为硝酸铈、硝酸铬摩尔浓度之和的1‑5倍。本发明提供了一种双重核壳型CrCe复合氧化物，该双重核壳型CrCe复合氧化物以硝酸铈、硝酸铬和尿素为原料，以无水乙醇为溶剂，通过水热反应制成，该双重核壳型CrCe复合氧化物具有优异的低温催化氧化NO的作用，可以用作低温高效催化氧化NO的SCO催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，涉及一种用于低温催化氧化NO的双重核壳型CrCe复合氧化物及其制备方法。

背景技术

近年来，我国霾污染日益严重，氮氧化物(NO_x)的排放是其形成的原因之一，其中工业炉窑、烧结机、催化裂化装置等排放的NO_x量呈逐年上升的趋势，然而上述工业炉窑等装置排烟温度偏低(180-250℃)，无适合安装选择性催化还原(SCR)脱硝装置的温度区(320-400℃)。此外，燃煤电厂脱硝装置中的催化剂易受烟尘、SO₂等影响而导致脱硝活性与使用寿命大幅降低，因此若将脱硝装置置于除尘器和脱硫装置后，将避免烟尘和SO₂对催化剂的影响，从而保证催化剂的脱硝活性并延长其使用寿命，此时脱硝装置的适用温度范围为100-200℃。因此，开发低温脱硝催化剂对拓宽其应用范围、革新原有脱硝技术以降低脱硝成本并满足超低排放具有重要的意义。

要实现低成本烟气脱硝，最简便的方法是将烟气中NO氧化为可溶性的NO₂，再用碱液湿法脱除，其中氧化率(NO₂/NO_x)达到50％左右时可实现最大的吸收率。常用的NO氧化方法包括等离子体氧化法、氧化剂(ClO₂、O₃、KMnO₄或H₂O₂等)氧化法和选择性催化氧化(SCO)法，但前两者因其工业运行成本高且反应设备的耐腐蚀性要求较高而难以被广泛应用。SCO法是在专属催化剂的作用下，利用烟气中的过剩O₂将NO部分地氧化为NO₂。该方法不会造成二次污染且可有效回收氮资源，因而吸引了众多研究者的关注。其中，过渡金属氧化物催化剂因其资源储量丰富、价格低廉且具有良好催化活性，成为近年来NO催化氧化研究热点。

众所周知，催化剂的形貌与结构将直接影响其催化性能，其中具有核壳结构的金属氧化物具有较高的低温催化活性。如Wang等(Wang C A,Li S,An L.Hierarchicallyporous Co₃O₄ hollow spheres with tunable pore structure and enhanced catalyticactivity[J].Chemical Communications,2013,49(67):7427-7429)报道了具有垂直核壳结构的Co₃O₄微球体现了较强的低温CH₄氧化性能。Wang等(Wang F,Wang X,Liu D,etal.High-performance ZnCo₂O₄@CeO₂ core@shell microspheres for catalytic COoxidation[J].ACS applied materials&interfaces,2014,6(24):22216-22223)合成了外壳厚度可控的ZnCo₂O₄@CeO₂微球，其具有较强的低温CO氧化性能。然而目前适用于燃煤电厂、工业炉窑、烧结机、催化裂化装置等烟气的低温脱硝催化剂却鲜有报道。因此研究开发一种低温高效催化氧化NO的SCO催化剂成为低成本烟气脱硝新技术开发所亟待解决的问题。