[发明专利]一种脱硝催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和用途，所述脱硝催化剂包括铌酸锡纳米片载体和负载在所述铌酸锡纳米片载体上的铈基活性纳米球。所述制备方法包括首先进行第一反应制备得到铌酸锡纳米材料，然后进行第二反应得到铈基活性组分胶体，最后混合铌酸锡纳米材料和铈基活性组分胶体，然后蒸干、焙烧，得到所述脱硝催化剂。本发明提供的脱硝催化剂通过酸性铌酸锡纳米片负载铈基活性纳米球，可以增大催化剂整体的表面酸性和氧化还原能力，可以用于氨选择性催化还原氮氧化物的反应。

技术领域

本发明涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是空气中的主要污染物，其来源主要是化石燃料的燃烧。氮氧化物排放过多，会引起酸雨、光化学烟雾以及全球变暖等一系列环境和气候问题。传统的固定源烟道气脱硝主要是使用氨选择性催化还原技术(NH₃-SCR)，以V₂O₅/WO₃-TiO₂或其改性物质为催化剂，操作温度通常在300-400℃。这种催化剂在250℃时催化活性较低，且V₂O₅属于有毒物质，其回收和后处理成为了制约这种催化剂发展的瓶颈问题。而以二氧化铈(CeO₂)及改性二氧化铈为活性组分的催化剂，由于其良好的储放氧性能，较高的氮气选择性和绿色环保的特点，受到了广泛关注。纯二氧化铈催化剂催化性能差，温度区间窄。因此，二氧化铈基催化剂的改性研究，例如掺杂和负载，对于发挥二氧化铈基催化剂的价值至关重要。

二氧化铈基脱硝催化剂改性的关键在于提高其表面酸度。根据NH₃-SCR反应的机理，对于改性的铈基催化剂，若含有较多Lewis酸性位点或酸性位点，则其能够在较高的反应温度(250℃及以上)表现出更优异的催化性能。目前二氧化铈基催化剂的研究较多，如以二氧化钛纳米片、分子筛和活性碳等物质作为载体合成的负载型铈基催化剂，这类催化剂在一定程度上起到了补充酸性位点的作用，但由于二氧化钛和分子筛等物质的表面酸度仍然较低，此类负载型催化剂依然存在着氨吸附能力差，活性窗口温度低，氮气选择性不佳以及副反应严重等缺点。

CN110124680A公开了一种以二氧化铈为基体材料的脱硝催化剂，包括：作为基体材料的二氧化铈、活性材料以及助剂，其中，二氧化铈和活性材料的质量比为(72-85)：(15-28)，所述活性材料包括仲钨酸铵、硝酸铁和硝酸铜，所述助剂至少包括增塑剂、增强剂、粘结剂和溶剂。但是，该方法提供的脱硝催化剂对氮氧化物的催化转化率不高。

CN105561983A公开了一种Mn-Ce负载型低温脱硝催化剂及其制备方法，该方法采用硝酸铈、尿素等常见化学试剂来制备纳米二氧化铈载体，制备过程简单可控，粉末分散性好、颗粒细小、比表面积更大。但是方法提供的催化剂同样存在氮气选择性不佳，催化转化率不高等问题。

因此，提供一种提高催化剂表面酸性和氧化还原能力的方法以及一种催化效果优异，使用温度范围广的脱硝催化剂具有重要意义。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种脱硝催化剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的脱硝催化剂具有较高的催化活性及氮气选择性，使用温度范围广，本发明提供的制备方法操作简单，可以工业化应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种脱硝催化剂，所述脱硝催化剂包括铌酸锡纳米片载体和负载在所述铌酸锡纳米片载体上的铈基活性纳米球。

本发明提供的脱硝催化剂以酸性铌酸锡纳米片负载铈基活性纳米球，通过酸性铌酸锡纳米片提供较多的Lewis酸性位点或酸性位点，从而提高催化剂的表面酸度和氧化还原能力，从而保证其在150-550℃，尤其是在250-400℃的最佳使用温度范围内具有较高的催化活性及氮气选择性。