[发明专利]一种氨气-选择性催化还原氮氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种氨气‑选择性催化还原氮氧化物催化剂及其制备方法和应用，它涉及一种催化剂及其制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有铜铁钛系氧化物催化剂在抗H₂O中毒能力较弱，高温选择性较差的问题。一种氨气‑选择性催化还原氮氧化物催化剂为复合金属氧化物，所述复合金属氧化物中金属元素为Cu、Fe、W和Ti。制备方法：一、混合得到混合盐溶液；二、制备含Ti溶液；三、制备催化剂前驱体；四、高温处理，得到复合金属氧化物，即为氨气‑选择性催化还原氮氧化物催化剂。氨气‑选择性催化还原氮氧化物催化剂用于脱硝。优点：在较宽泛的温度范围展示出优异的NO转化率和N₂选择性；且在240℃条件下抗H₂O和SO₂中毒能力优异。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是重度空气污染的主要污染物之一，严重危害着生态环境和人体健康。目前NH₃-SCR(氨气-选择性催化还原)技术已成为固定源脱硝的主要手段，在有效治理NO_x污染方面发挥了重要的作用。催化剂则是NH₃-SCR脱硝技术的关键。传统商业用的催化剂多为V-Ti系催化剂(V₂O₅/TiO₂、V₂O₅-WO₃/TiO₂、V₂O₅-WO₃/TiO₂等)，仅适用于300-400℃的中高温区间的脱硝反应，温区较窄难以在中小型燃煤锅炉和工业窑炉上直接利用。钒基催化剂易受SO₂和粉尘毒害，且自身具有生物毒性，危害生态环境及人体健康。因此研究在中温段具有较宽操作温度窗口的非钒基脱硝催化剂以适应更多工业锅炉的脱硝需求是目前的研究方向，具有实际应用价值。铜铁钛(CuFeTi)系氧化物催化剂环境友好，在NH₃-SCR反应中表现出优异的低温及中温脱硝活性，然而，这类催化剂在抗H₂O中毒能力较弱，高温选择性较差，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有铜铁钛系氧化物催化剂在抗H₂O中毒能力较弱，高温催化活性及N₂选择性较差的问题，而提供一种氨气-选择性催化还原氮氧化物催化剂及其制备方法和应用。

一种氨气-选择性催化还原氮氧化物催化剂，它为复合金属氧化物，所述复合金属氧化物中金属元素为Cu、Fe、W和Ti，且Cu、Fe、W与Ti的物质的量比为0.02:0.2:x:1，其中x为0.01～0.03。

一种氨气-选择性催化还原氮氧化物催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、混合：将铜盐、铁盐和含钨盐溶解于蒸馏水-冰醋酸混合液中，得到混合盐溶液；所述混合盐溶液中Fe的浓度为0.3mol/L～0.4mol/L，且混合盐溶液中Cu、Fe与W的物质的量比为0.02:0.2:x，其中x为0.01～0.03；所述蒸馏水-冰醋酸混合液中蒸馏水与冰醋酸的体积比为(2～4):10；

二、制备含Ti溶液：将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，得到钛酸四丁酯的醇溶液；所述钛酸四丁酯的醇溶液中钛酸四丁酯的浓度为1.0mol/L～2.0mol/L；

三、制备催化剂前驱体：将混合盐溶液与钛酸四丁酯的醇溶液混和，先搅拌反应1h～6h，然后在室温下静置4天～6天，最后置于烘箱中，在温度为90℃～140℃下烘干10h～18h，得到催化剂前驱体；所述催化剂前驱体中Cu、Fe、W与Ti的物质的量比为0.02:0.2:x:1，其中x为0.01～0.03；