[发明专利]一种低温耐硫脱硝催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种低温耐硫脱硝催化剂及其制备方法与应用，该催化剂由活性组分、助剂与载体组成。其中，活性组分具有钙钛矿结构，为包含La、Ni、Co与Mn元素的复合氧化物；助剂为Ce与P的氧化物；载体为包含氧化铁、氧化钛与氧化锆组成的混合物。本发明通过化学沉淀、化学络合与浸渍相结合的方法制备催化剂，制备方法简单、条件温和且成本低廉。该催化剂在200～300℃的温度范围内NO转化率高达90％，且耐硫和耐水性能优良。

技术领域

本发明涉及有害气体净化和环境功能材料技术领域，具体而言，尤其涉及一种低温耐硫脱硝催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

由于化石燃料的大量燃烧，导致氮氧化物的排放量逐年升高，《中国环境统计年鉴2017》数据显示，氮氧化物排放总量为1851.0万吨，依然居高不下。同时我国是能源消费大国，在相当长的时间内，煤炭仍会是主要消耗能源，煤炭燃烧产生的硫氧化物、氮氧化物、粉尘颗粒等有害污染物进入大气后会对人类的生存环境和身体健康带来严重的危害。为了实现可持续发展，减少氮氧化物的排放量，认真贯彻落实国家节能减排战略，有效的控制烟气中的氮氧化物，2015年起我国开始执行新标准，规定现有企业和新建企业焦炉烟囱NOx排放浓度应低于150mg/m³。

作为造成大气污染的氮氧化物的主要成分NO和NO₂，不但会引起酸雨、光化学污染等环境问题，而且还是PM2.5的主要组成部分。当前去除NOx的氨选择性催化还原法(SCR)是最成熟、效率最高、最广泛应用的方法，其工艺技术成熟，脱硝效率达90％以上，但该技术的SCR催化剂适用温度在300～420℃，使得一些商业脱硝催化剂不能直接应用。所以，低温SCR催化剂是现在SCR技术研究的热点，报道了很多低温催化剂的配方，其中有Mn基催化剂、钒基催化剂、分子筛催化剂、贵金属催化剂以及多金属氧化物复合催化剂、稀土催化剂等。锰基催化剂氧空位较多，有较强的催化性能，相比于非负载型Mn基催化剂，负载型Mn基催化剂反应活性和催化效率都有很大的提高。

钙钛矿一般以ABO₃表示，结构中的B位离子能与氧配位形成稳定的八面体结构，A位离子能被其他离子取代而不改变钙钛矿的结构，所以，钙钛矿被广泛的用于脱硝领域。研究发现，A只是起到稳定结构的作用，但是如果A被其他离子替换时，也会对钙钛矿的结构产生很大的影响。同样B位离子金属与催化剂的活性有着密切的联系。通过其他金属正确替换钙钛矿上的A、B位离子会大幅度提高催化剂脱硝活性和耐硫耐水性能。