[发明专利]一种烟气脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，具体涉及一种TiO₂负载铈钼的烟气脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

当前我国大气环境污染形势十分严峻，在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下，以臭氧、细颗粒物(PM2.5)和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康。氮氧化物(NO_x)是形成臭氧、细颗粒物、酸雨等大气污染的重要原因之一，如何有效控制氮氧化物排放已成为我国大气污染治理领域的重要课题之一。2011年7月29日我国发布了新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，要求新建火电机组的氮氧化物排放限值为100mg/m³，并于2012年1月1日开始执行。随着限制NO_x排放相关政策的实施，燃煤电厂实施烟气脱硝成为必然趋势。

NH₃选择性催化还原NO(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术是目前应用最普遍、最有前景的烟气脱硝技术。催化剂是SCR脱硝技术的关键与核心。当前市场中常用的SCR催化剂是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂。这些催化剂在应用的过程中仍存在一些问题∶1)活性温度范围小；2)催化剂中钒组分对人体健康有一定危害；3)在高温反应条件下生成N₂O的高活性，N₂O的排放对大气造成污染；4)易于将烟气中SO₂氧化为SO₃，H₂O和NH₃与SO₃反应生成硫氨盐((NH₄)₂S₂O₇和NH₄HSO₄)，硫氨盐会腐蚀空预器等下游设备，并造成催化剂的失活；5)SCR催化剂造价昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种催化活性高、抗水抗硫能力强的烟气脱硝催化剂及其制备方法。

本发明的目的按以下方案实现：所述催化剂包括载体成分TiO₂、活性组分CeO₂和助剂MoO₃：所述活性组分CeO₂的质量占TiO₂质量的5～20wt％；所述助剂MoO₃的质量占TiO₂质量的1～20wt％。

上述催化剂的制备方法包括以下步骤∶

(1)将硝酸、硝酸铈、钼酸铵、去离子水和无水乙醇按质量比为9.45∶1.00～4.01∶0.097～1.949∶54～180∶46.0～230.0混合，搅拌0.5～1小时得到透明溶液；

(2)将钛酸丁酯和无水乙醇按质量比为34.04∶92.0～230.0混合，搅拌0.5～1小时得到淡黄色溶液，再逐渐加入到所述步骤(1)制备的透明溶液中，搅拌2～10小时后得到透明溶胶；

(3)将所述步骤(2)所得的透明溶胶在温度为80～120℃的环境下干燥24～30小时后，得到干凝胶，将所得干凝胶研磨筛分后在温度为400～600℃的空气气氛中煅烧4～6小时，得到催化剂。

本发明的有益效果是，由于氧化铈和三氧化钼之间发生强烈的相互作用，加强了催化剂抗硫抗水毒化能力，促进了催化剂中Ce³⁺浓度以及表面化学吸附氧浓度的增加，提高了催化剂的储氧能力和氧化还原能力。另外过渡金属钼的掺杂改善了催化剂颗粒的分散性，降低了催化剂中铈和钛组分的结晶度。本发明中采用锐钛矿TiO₂作载体，氧化铈和三氧化钼在TiO₂载体上可获得高度分散，形成更多的活性反应位点。

本发明制备的催化剂具有良好的催化活性，在300-450℃的温度窗口内能维持90％以上的NO转化率；并且有较高的抗水抗硫能力，在350℃时，通入二氧化硫和水蒸气7.5h后，NO转化率能保持在80％以上，停止通入二氧化硫和水蒸气后，NO转化率恢复为97％。

具体实施方式