[发明专利]高氮气选择性钒基氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高氮气选择性钒基氧化物催化剂及其制备方法。所述催化剂通过提高传统V₂O₅/TiO₂催化剂中的钒负载量，并在载体TiO₂中掺入CeO₂，通过将铈源和钛源的混合溶液迅速加入搅拌中的缓释沉淀剂中搅拌反应后，再在400～800℃下焙烧得到的CeO₂‑TiO₂复合氧化物悬浊液中加入钒源溶液，最后400～800℃下焙烧，得到V₂O₅负载量为5％的V₂O₅/CeO₂‑TiO₂催化剂。本发明的高氮气选择性钒基氧化物催化剂具有催化活性优异、低N₂O生成量、操作温度窗口宽等优点，适用于以燃煤电厂烟气为代表的固定源的氮氧化物催化净化领域。

技术领域

本发明属于选择性催化还原催化剂技术领域，涉及一种NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)催化剂及其制备方法，具体涉及一种高氮气选择性钒基氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x，主要指NO和NO₂)是主要的大气污染物之一，可以引发灰霾、光化学烟雾和酸雨等重大环境问题，还会对人体健康产生直接危害。因此，有效控制NO_x的排放是当今环境保护领域亟待解决的问题。

NH₃-SCR技术被认为是目前最有应用前景的NO_x净化技术。SCR反应系统的核心为催化剂，其性能(包括活性、选择性、稳定性)等直接影响脱硝效率。传统的钒基催化剂在燃煤电厂等固定源烟气脱硝领域用作商业SCR催化剂已有几十年，V₂O₅在催化剂中的含量一般低于3％，活性温度窗口一般在300～400℃。随着环保法规和标准的日趋严格，越来越多的工业行业也开始运用NH₃-SCR技术以减少NO_x排放，例如水泥、建材、玻璃等行业。但传统的V₂O₅基催化剂操作温度窗口较窄、高温下副产物N₂O生成量较大，在水泥生产等烟气温度条件复杂的行业中的应用受到限制。因此，拓宽催化剂操作温度窗口、降低反应过程中生成的二次污染物成为NH₃-SCR技术发展中面临的一个新挑战。

在NH₃-SCR催化剂研究中，由于其优良的氧化还原性能，CeO₂通常被用作催化剂的助剂或载体。Ce的价态可以在Ce⁴⁺和Ce³⁺之间变化，以此来捕集或者释放O原子，使得CeO₂具有优异的储氧放氧能力，在一定条件下可以催化氧化NO为NO₂，而NO₂比NO更容易被NH₃还原为N₂，从而有利于NH₃-SCR反应的进行。虽然Ce基氧化物催化剂的抗硫性和高温稳定性能有待进一步提高，但其高温段SCR活性和N₂选择性较高，且具有丰富的稀土资源属性，因此添加CeO₂为催化剂的助剂或载体在解决NH₃-SCR催化剂实际应用上具有较强的研究价值。