[发明专利]用于氨选择性还原氮氧化物的其他过渡金属掺杂的铁钛复合氧化物催化剂

说明书

技术领域

本发明应用于环境催化净化技术领域，涉及一种以燃煤烟气或柴油机尾气脱硝为目的的氨选择性还原氮氧化物催化剂。

背景技术

随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，对大气环境的保护成为一个非常重要的课题。氮氧化物(NO_x)是大气污染中的一种主要污染物，在人为源方面主要分为包括燃煤电厂烟气在内的固定源和包括柴油机尾气在内的移动源。NO_x的存在会引起诸如光化学烟雾、酸雨等重大环境问题，同时对人体的呼吸器官具有严重危害，因此如何有效去除NO_x成为当今环境保护的重点课题。在诸多NO_x净化技术中，以NH₃为还原剂在催化剂的作用下选择性还原NO_x成为无毒害的N₂的技术(简称为NH₃-SCR)是目前应用最广且最有效的技术之中。

在NH₃-SCR法去除固定源或移动源NO_x的过程中，目前应用最多的商用催化剂体系是V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MoO₃/TiO₂。该催化剂体系的优点是具有较高的SCR活性，而且以TiO₂作为催化剂载体时在高于200℃的反应条件下，TiO₂只是可逆地生成部分硫酸盐，因而抗SO₂中毒性能较好。但是该催化剂体系的使用温度多为350-430℃，具有操作温度高和温度窗口窄的缺点；在温度高于400℃时，由于NH₃非选择性氧化反应的发生，会生成较大量的N₂O，在造成N₂生成选择性降低的同时产生了温室气体；此外，催化剂体系中还含有有毒物质钒，无论是在催化剂运行过程中的脱落还是催化剂失活后的回收都会造成对环境和人体一定程度的危害。因此，针对上述问题，需要开发出新型的钒基替代型催化剂体系，在中低温段具有较高的SCR活性、选择性和稳定性，且对生态环境和人体健康没有毒害，用于燃煤烟气或柴油机尾气中NO_x的消除。

文献中国专利CN01131962.6中公开了一种以NH₃为还原剂可以选择性还原NO_x生成N₂的催化剂。该催化剂是以球形γ-氧化铝为载体，用浸渍法在其上负载以金属计质量分数为2-15％的铜氧化物和以金属计质量分数为1-8％的锰氧化物，同时负载以金属计质量分数为0.1-10％的金属氧化物助剂。该催化剂的特点是低温活性和选择性较好，在250℃时1008ppm的NO去除率均在84％以上，但是该结果是在10,000h^-1的较小空速条件下测定的，可能会在高空速条件下活性较差，对实际应用有一定的局限性。

文献中国专利CN200610049762.6公开了一种采用溶胶凝胶法制备的基于MnO_x/TiO₂的低温选择性催化还原NO_x的催化剂，在加入其他过渡金属氧化物组分之后明显降低了SCR反应的操作温度，可以在150℃以下达到90％以上的NO去除率。但是该专利没有给出SCR反应的N₂生成选择性数据，同时没有考察催化剂的抗SO₂中毒性能，而通常的锰基催化剂大多存在着选择性低、SO₂中毒现象严重的问题，不利于实际的工业应用。