[发明专利]氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂、制备方法及应用，该脱硝催化剂由TiO₂作为载体以及负载在载体上的钒酸铈锆活性组分组成。本发明还公开了一种氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂的制备方法及其应用。该催化剂采用浸渍法制备，以TiO₂的质量为100wt%计，将1~16wt%的钒酸铈锆负载在氧化钛上。本发明催化剂具有热稳定好、优异的抗H₂O和抗SO₂中毒性能、工作温度窗口宽、制备工艺简单、成本低等优点，适用于各种尾气中氮氧化物的处理，适合实际应用。

技术领域

本发明涉及化学纳米催化剂领域，具体涉及一种用于氨选择性催化还原反应净化固定源和移动源中的氮氧化物的氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂、该催化剂的制备方法及应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)主要包括NO、NO₂、N₂O等，是造成大气污染的主要污染源之一。NO_x危害较大,主要是形成酸雨、全球变暖、光化学烟雾等；对人体直接性的危害也较大，可以引起呼吸系统、神经系统等的毒害与病变。因此，NO_x的脱除是一件迫在眉睫的事情。而氨选择性催化还原(NH₃-SCR)是目前国际上应用最广的主流烟气脱硝技术，在催化剂的作用下，NO与还原剂NH₃发生如下反应：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

作为最有效的脱硝催化剂之一，钒基催化剂能够在300～400℃展现出良好的催化活性、选择性高、抗硫性能强并且可以在固定源中得到广泛应用。然而，由于其活性组分V₂O₅熔点较低，具有一定的生物毒性，使其应用受到了限制。因此，对钒基催化剂的改性是一件迫在眉睫的事情，而金属钒酸盐不仅具有钒基催化剂的高活性、抗毒性的优点，也有利于活性组分的稳定和抗高温热冲击，并且新金属的引入也可拓展低温催化脱硝活性，也可以引起金属间的相互作用，且该发明也具有价格低廉，无毒害的优点。

目前，廉价的金属钒酸盐(不含钨和钼)催化剂在脱硝领域中由于其优异的性能而引起了广泛的关注。尤其是金属钒酸盐的熔点(钒酸铜780℃，钒酸铁850℃，钒酸锰1030℃)均高于V₂O₅的熔点，意味着这些金属钒酸盐中的钒物种具有更好的热稳定性能。本申请人课题组前期申请公开了一种低维纳米结构钒酸铁脱硝催化剂，该催化剂结合了钒基和锰(铜或钴)基催化剂的优点，在中高温下具有优异的活性、选择性、热稳定性和抗SO₂中毒性能，可以用于各类烟气中的氮氧化物的脱除。此外，中国专利201210540830.4公开了一种可用于固定源和移动源NH₃-SCR的氧化钛负载型钒酸铁催化剂，其结合了钒基和铁基催化剂的优点，具有优异的活性、选择性、热稳定性和抗SO₂中毒性能。因此，基于氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂值得进一步拓展，而基于氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂还未见报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于氨选择性催化还原反应净化固定源和移动源中的氮氧化物的氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂，该催化剂在低温下具有优异的活性、选择性、热稳定性和抗SO₂中毒性能，可以用于各类烟气中氮氧化物的脱除。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明的目的之一在于提供一种氧化钛负载钒酸铈锆脱硝催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)配制金属锆盐溶液和金属铈盐的溶液，搅拌均匀后混合，其中金属锆盐溶液中的金属锆元素和铈盐溶液的金属铈元素的摩尔比为x:1-x,其中0.05＜x＜0.8；