[发明专利]一种高性能Fe﹑Ce﹑Mn﹑Ti四组分催化剂制备及用途

说明书

本发明提供了一种选择性催化还原氮氧化物的Fe_m‑Ce_n‑Mn_0.1‑m‑nO_x‑TiO₂(0＜m≤0.050,0＜n≤0.025)催化剂的简便制备方法，该方法所用原料廉价易得，无生物毒性，操作简单快捷，能耗小，且对设备无特殊要求，使得其在燃煤电厂烟气脱硝领域有着巨大的潜在应用前景。所合成催化剂结合锐钛矿TiO₂的优势，并添加微量的Fe﹑Ce和Mn，其兼顾了TiO₂和CeO₂的优势，且有效地弥补了Ce‑Ti氧化物催化剂的低温活性较差的劣势，在烟气脱硝中表现出了极佳的催化性能。该类催化剂适合空速范围较大及中低温(180‑390℃)条件下应用，能表现出高活性，具有优异的抗H₂O和SO₂性且催化剂寿命较长。

技术领域

本发明属于催化剂制备及应用领域，涉及SCR(选择性催化还原法，SelectiveCatalytic Reduction,SCR)脱硝催化剂制备及应用，具体涉及一种高性能Fe﹑Ce﹑Mn﹑Ti四组分NH₃-SCR催化剂、制备及其用途。

背景技术

氮氧化物是大气中的主要污染物之一，它能够产生光化学烟雾、热岛效应、酸雨、地面臭氧浓度过高和危害人和动物的健康等。我国已明确将NO_x的排放作为重点控制的污染物之一，并相应地对排放大户如火电行业和机动车行业提出了更高的氮氧化物控制要求。NO_x的排放主要来源两个方面，即固定源如燃煤电厂、水泥厂、玻璃窑炉等和移动源如机动车、大型柴油机等。由于对脱硫要求的进一步严格，排放的烟气温度低于300℃而商业化的NH₃-SCR催化剂V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂，其工作窗口温度为300-400℃，这就使得成熟的SCR技术难以使用。且商业化NH₃-SCR催化剂存在以下缺点：V₂O₅具有生物毒性；操作温度窗口较窄(350-400℃)；高温时选择性低；热稳定性差。为解决商业化NH₃-SCR催化剂存在的缺点，致力于研发环境友好、宽操作温度窗口、高温时选择性和热稳定好的低温NH₃-SCR脱硝催化剂是发展趋势所在。目前，铜基氧化物催化剂在NH₃-SCR反应中表现出优异的低温脱硝性，然而，这类催化剂在抗H₂O和SO₂中毒能力较弱，大大限制了其应用。因此，开发具有自主知识产权的低成本且保持催化剂高活性﹑高稳定性﹑高抗硫抗水性能的脱硝催化剂，已经成为当前选择性催化脱硝研究领域的热点问题了。近年来，含锰的NH₃-SCR催化剂受到越来越多研究者的关注，主要是其在80-200℃范围内表现出优异的低温活性，但是它的抗水抗硫能力较差。

近年来，不少研究工作表明Ce-Ti氧化物在NH₃-SCR反应中具有很高的活性和选择性，然而Ce-Ti氧化物催化剂的低温活性较差，这也限值了其在低温区域的实际应用。此外，Fe元素也是常见的低温脱硝催化剂组分。基于TiO₂具有的优异抗SO₂中毒性能而广泛应用于燃煤电厂烟气脱硝催化剂中，CeO₂由于具有优异的储释氧能力而被广泛应用于催化领域。因此，采取合适的制备方法将这四种元素结合起来，不失为提高脱硝催化剂抗硫抗水性能和拓宽脱硝操作温度窗口的一条有效途径。

欧阳峰等(专利CN104289227A)提供了一种低温烟气脱硝用四组分NH₃-SCR负载型金属催化剂及其制备方法，该方法先制备了纳米TiO₂，然后再负载三种金属Co﹑Ce﹑Mn，但这种方法存在负载不均匀，金属间的作用较差等问题。

发明内容