[发明专利]一种限域分子筛脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种限域分子筛脱硝催化剂及其制备方法，属于环境催化和环境污染治理领域。一种限域分子筛脱硝催化剂，该催化剂以分子筛为载体，金属氧化物为活性组分，通过共沉淀法将所述金属氧化物活性组分限域在分子筛的孔道内部，所述金属氧化物活性组分占催化剂的重量百分比为5％～60％。本发明的催化剂中，利用了分子筛具有规整孔道结构的优势，将金属氧化物限制在分子筛的孔道内，防止活性组分的中心原子硫酸化，经过干燥和焙烧，催化剂保持高度稳定性与抗硫性。该催化剂应用于选择催化还原NOx反应中，催化剂表现优异的SCR催化活性、高的N₂选择性、高的抗硫性和稳定性，具有重要的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及一种限域分子筛脱硝催化剂及其制备方法，特别涉及一种处理固定源尾气(火电厂、水泥厂、炼油厂等)中NOx的选择催化还原NOx的催化剂，属于环境催化和环境污染治理领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染物之一，不仅能引起酸雨、光化学烟雾及臭氧层破坏等问题，还会严重影响人体健康，危害人的生命。空气中的NOx主要来源于以工业锅炉和燃煤电厂烟气为主的固定源，以及机动车和船舶尾气为主的移动源。如何有效脱除这两类排放源所产生的NOx已经成为全球性的课题。

目前，脱硝工艺应用最广，技术最为成熟的主要是NH₃选择性催化还原法(NH₃-SCR)，通过向反应体系中额外添加还原剂，在催化剂的作用下，有选择性的将NOx还原为N₂。

NH₃-SCR技术的核心是催化剂，目前商用的催化剂多是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂系列催化剂。该类催化剂在实际使用过程中仍存在一定的问题：1)为了达到催化剂的工作温度，工业上必须将SCR反应器安装在脱硫除尘器之前才能保证催化剂的正常脱硝效率。由此带来的问题是，催化剂遭受粉尘和SO₂的毒害作用较大。2)活性组分有毒，催化剂的成本较高，适用范围局限较大；3)在我国，很多已建锅炉系统，大多已经建有脱硫除尘装置，再建脱硝系统，必须对现有的锅炉系统进行改造，大大增加建筑投资成本。因此，积极开发具有良好活性、抗硫中毒性能的非钒基催化剂，形成适用于我国NOx控制要求的技术，具有重要的环境、经济和社会效益。

中国专利CN104722331A公开了一种Cu-SAPO-44微孔分子筛的制备方法及其作为NH₃-SCR催化剂的应用，且该微孔分子筛负载催化材料具有优良的催化活性和水热稳定性。中国专利CN108435237A公开了一种采用固态离子交换法对分子筛载体进行改性制备了中低温NH₃-SCR分子筛类催化剂，其具有较好的中低温SCR活性。但以上两个专利均通过离子交换法将金属离子交换在分子筛表面，而不是限制在分子筛的孔道内且均并未给出催化剂的抗SO₂中毒特性，对实际应用具有一定局限性。

中国专利CN105749920A利用柠檬酸使两种或两种以上金属盐形成溶胶凝胶，通过焙烧形成新型复合氧化物，制备成具有一定抗硫性NH₃-SCR催化剂。引入M，形成M/铬/铈三元复合氧化物，通过三者之间的协调作用提高复合氧化物的耐硫性。但该专利只给出了存在100ppmSO₂的条件下，催化剂的抗SO₂性能，并未给出停止通入SO₂后，催化剂的脱硝活性是否存在可恢复性。

综述所述，制备一种同时具有较好抗硫性和中高温高活性SCR催化剂是本领域急需解决的技术问题，其中分子筛类催化材料的研究尤为活跃。该类型催化剂具有很好的吸附性能和灵活性，在制备中将活性组分限域在分子筛的孔道内，就能将活性组分的中心原子保护起来，防止硫酸化，提高催化剂的抗硫性能和脱硝活性。

发明内容