[发明专利]一种超高温脱硝催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种超高温脱硝催化剂的制备方法，涉及大气污染治理领域，是基于现有技术的超高温脱硝催化剂在长期服役中比表面积易收缩，超高温段催化活性不高的问题提出的。本发明首先通过溶胶凝胶法得到具有烧绿石型结构及强表面酸性的催化剂载体，然后负载催化剂活性组分得到超高温催化剂，烧绿石型结构使催化剂具有优异的的热稳定，克服了催化剂的高温比表热收缩问题。同时，烧绿石型结构镧锆复合氧化物具有的强的表面酸性使得催化剂的氨氧化性降低，这使得催化剂在超高温情况下也具有优异的脱硝性能和长期的稳定性，本发明最佳催化剂在450‑600℃的脱硝性能都在90％以上，在450‑650℃脱硝性能都在85％以上。

技术领域

本发明涉及大气污染治理领域，更具体地说，关于一种超高温脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是雾霾、酸雨等污染现象的成因之一，成为大气污染治理的重点对象。随着《大气污染防治行动计划》的实施和蓝天保卫战等战略计划的进行，工业烟气排放标准越来越严格。选择性催化还原技术(SCR)是目前应用最广泛的烟气脱硝技术，该技术的核心是SCR脱硝催化剂。

目前商业化的SCR催化剂工作温度窗口约为180–450℃，现已广泛应用于燃煤电厂、钢铁、焦化、玻璃等行业。但是由于工业烟气工况的复杂性及SCR反应器布置的限制性，有些SCR反应器只能布置在高温段(＞450℃)，这导致目前的商用SCR催化剂无法应用，无法实现在高温段(＞450℃)进行SCR脱硝。面对这样的工业需求，人们开始研制超高温脱硝催化剂，以此来满足超高温烟气脱硝的需求。

超高温脱硝催化剂的难点在于：1)在超高温情况下催化剂载体易发生比面积收缩，使得催化脱硝效率发生快速的衰减；2)高温下催化剂的会展现出强烈的氨气氧化性，浪费还原剂氨气的同时也二次生成氮氧化物，降低了催化剂的脱硝效率。专利CN112108143制备了一种超高温脱硝催化剂，但是其还是主要以TiO₂为载体，在长期高温下运行催化剂比表易衰减，同时其最高应用温度只为500℃，效率也仅为80％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于解决现有技术的超高温脱硝催化剂在长期服役中比表面积易收缩，超高温段催化活性不高的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种超高温脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定量的硝酸镧、硝酸锆和柠檬酸与助催化剂前驱体，溶于去离子水中，得到澄清复合溶液，助催化剂前驱体与硝酸镧、硝酸锆、柠檬酸三者总质量比为0.136-0.52:43.71；

(2)将步骤(1)中制得的澄清复合溶液进行恒温水浴加热，充分搅拌，直至形成湿凝胶，120℃恒温干燥形成干凝胶；

(3)对步骤(2)制得的干凝胶进行充分研磨直至形成粉末，在马弗炉中进行初次分解得到氧化物原粉，再经二次焙烧得到烧绿石型结构复合载体；

(4)将催化活性组分前驱体加入去离子水中进行溶解，与步骤(3)得到的烧绿石型结构复合载体进行混合负载、50℃水浴搅拌干燥、煅烧后即得到超高温催化剂。

本发明首先通过溶胶凝胶法得到具有烧绿石型结构及强表面酸性的催化剂载体，然后负载催化剂活性组分得到超高温催化剂，烧绿石型结构使催化剂具有优异的的热稳定，克服了催化剂的高温比表热收缩问题。同时，烧绿石型结构镧锆复合氧化物具有的强的表面酸性使得催化剂的氨氧化性降低，这使得催化剂在超高温情况下也具有优异的脱硝性能和长期的稳定性。

优选地，所述步骤(1)中复合溶液中镧锆摩尔比为1:1。

优选地，所述步骤(1)中柠檬酸加入量与溶液中镧锆金属离子总物质的量之比为1:1。

优选地，所述助催化剂包括SnO₂、Nd₂O₅中的一种。