[发明专利]烟气脱NOx催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种烟气脱NO_x催化剂及制备方法。

背景技术

目前，氮氧化物(NO_x)已成为大气污染中的主要污染物之一，它的存在会引起臭氧 层破坏、温室效应、酸雨等自然灾害以及导致人类呼吸系统疾病等。此外，大气中的 NO_x和挥发性有机物会在太阳光激发下发生光化学反应产生光化学烟雾，其对人类健 康、建筑物和耕地质量造成损害。从能源结构看，我国的一次能源和发电能源构成中， 煤占据了绝对的主导地位，并且我国80％以上的煤是直接燃烧的，特别是用于电站、工 业锅炉及民用锅炉中。因此，在今后相当长的时期内，燃煤烟气中NO_x的排放是我国大 气中NO_x污染产生的一个主要来源，如何减少烟气中NO_x的排放是大气环境治理的一 个重要课题。

目前工业上脱除烟气中NO_x最为有效的方法是以NH₃为还原剂在催化剂的作用下 选择性地将其中的NO_x催化还原为无毒无害的N₂和水，即NH₃-SCR技术。该技术的核 心是催化剂，工业化的催化剂体系是MO₃或WO₃改性的V₂O₅/TiO₂，该催化体系具有催 化反应活性高、抗SO₂中毒性能强的优势；但是存在反应温度高且操作窗口窄(350℃ ～400℃)、低温活性差等缺陷，并且其主要的活性组分V₂O₅具有生物毒性，在使用过程 中发生脱落或高温升华进入环境具有很大的生物毒性。

针对工业化催化剂存在的缺陷，研发出环境友好的金属复合氧化物催化剂。如公告 号为CN101380578的发明专利公开了《一种用于氨选择性还原氮氧化物的铁钛复合氧 化物催化剂》，其采用氨水共沉淀法制备出了中温段具有优异的SCR活性和抗水耐硫性 能的催化剂，但是该催化剂在高温下催化剂比表面积迅速下降，活性相发生明显结晶， 导致NO_x脱除效率显著下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种操作温度范围宽、具有 优异的NO_x脱除效果和抗硫中毒能力的环境友好的烟气脱NO_x催化剂。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种操作温度范围 宽、具有优异的NO_x脱除效果和抗硫中毒能力的环境友好的烟气脱NO_x催化剂的制备 方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该烟气脱NO_x催化剂，其特征在 于该催化剂为由氧化铁、氧化铋和氧化镓形成的固体溶液，其中铁和铋元素的摩尔比为 0.1∶1-10∶1，铁和镓元素的摩尔比为0.1∶1-10∶1。

上述烟气脱NO_x催化剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将含镓、铁、铋的前驱体溶于水中，得到前驱体混合液，室温、300～500rpm下 搅拌10min～30min后，加入模板剂，继续搅拌20min～40min；随后向其中加入六亚甲基 四铵500～800rpm下搅拌30～60min得到第一溶液；

控制所述前驱体混合液中铁、镓、铋三者的浓度之和为0.5-10.0mol/L；所述铁前驱 体选自硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的至少一种，所述铋前驱体选自硝酸铋和/或醋酸铋， 所述镓前驱体选自硝酸镓和/或氯化镓；

所述模板剂的加入量为镓、铁、铋前驱体摩尔总量的5％～10％，所述模板剂选自乙 酸双丙酮丙烯酰胺、四氟硼酸双丙酮丙烯酰胺和六氟磷酸双丙酮丙烯酰胺中的至少一 种；

六亚甲基四铵的加入量为镓、铁、铋前驱体总重量的1.5～2.0倍；

2)将第一溶液水浴加热至120℃～180℃，恒温6h～24h，然后冷却到室温；

3)过滤，将得到的沉淀物进行抽滤，用去离子水洗涤至中性，在105℃～120℃下 恒温6h～12h，然后在500℃～800℃焙烧4h～6h，最后进行压片、破碎和过筛，得到40 目～60目的粉末，即为烟气脱NO_x催化剂。