[发明专利]一种高热稳定氮氧化物脱除催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种氮氧化物脱除催化剂及其制备方法，更具体地讲，涉及一种用于脱除氮氧化物的高热稳定性催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，我国NO_x排放不断增加，对生态环境和人类身体健康造成了巨大的威胁和毒害。NO_x污染主要来源于燃煤电厂烟气等固定源排放和机动车尾气等移动源排放。其中，火力发电是最大来源，占37％左右，其次是机动车排放，第三是工业锅炉炉窑排放。据统计，2010年全国氮氧化物排放总量达到2273.6万吨，给我国大气环境带来巨大威胁。随着国民经济发展、城市化进程的加快及汽车保有量的快速增长，未来我国面临的氮氧化物污染问题将日益严峻，因此如何经济有效地控制NO_x的排放，成为我国大气环境污染控制领域中亟待解决的关键问题。

氨气选择性催化还原技术(NH₃ Selective Catalytic Reduction，NH₃-SCR)被认为是NO_x催化净化最为有效的方法之一。NH₃-SCR技术的核心是开发具有高活性、热稳定性以及具有优良耐久性的催化剂。目前，工业化应用的NH₃-SCR催化剂，以TiO₂作为载体，V₂O₅作为活性组分，加入WO₃、MoO₃等作为助剂，已经在燃煤电厂烟气脱硝中得到广泛的应用，并已在满足欧IV(2005)及欧V(2008)的重型柴油车上得到成功应用，但在美国和日本被禁止使用。主要由于该催化剂高温热稳定性差，存在高温钒挥发，容易带来钒二次污染问题。因此，针对V₂O₅-WO₃-TiO₂催化体系的不足，开发高热稳定性，同时具有高催化活性的催化剂就显得尤为必要。

发明内容

本发明一种氮氧化物脱除催化剂制备方法的目的在于克服现有催化剂存在的不足之处，研制一种在较宽的实用温度范围内具有高催化活性且具有较高热稳定性，用于脱除氮氧化物的新型催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于脱除氮氧化物的高热稳定催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，由钒、稀土、钨和钛的氧化物组成催化活性中心，组成的质量百分比为：V₂O₅为0.2％-2％，稀土氧化物为5％-20％，ZrO₂为5％-10％，WO₃和TiO₂为68％～89.8％。

本发明的催化剂的制备方法，按照下述步骤进行：

活性组分V₂O₅以偏钒酸铵的形式加入，含量为催化剂质量百分含量的0.2％-2％；稀土氧化物包括CeO₂，Er₂O₃和Tb₂O₃中的至少一种，以可溶性盐的形式加入，含量为催化剂质量百分含量的5％-20％；ZrO₂以可溶性锆盐的形式加入，含量为催化剂质量百分含量的5％-10％；WO₃和TiO₂以钨钛粉的形式加入；

(1)配置质量百分比为6～9％的草酸水溶液；

(2)向步骤(1)制备的草酸水溶液中依次加入偏钒酸铵、可溶性稀土、可溶性锆盐、钨钛粉，加热搅拌均匀；

(3)向步骤(2)制备的混合溶液中加入粘结剂，搅拌均匀得到浆料，所述粘结剂的加入量为混合溶液体积的10～25％；

(4)将堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍在步骤(3)制备的浆料中，取出后先在120～150℃下干燥1.5～3h，然后在450～550℃焙烧3～5h。

所述可溶性铈盐为硝酸亚铈、硫酸铵铈或氯化亚铈。所述可溶性铽盐为硝酸铽或醋酸铽。所述可溶性铒盐为硝酸铒或醋酸铒。所述可溶性锆盐为硝酸氧锆、氧氯化锆或醋酸锆。所述粘结剂为铝溶胶、硅溶胶中的至少一种。

所述步骤(4)中，堇青石蜂窝陶瓷载体进行浸渍取出后，重复浸渍和干燥，直到达到载体所需的涂覆量。