[发明专利]金属铈掺杂的Cu-SAPO-34催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开金属铈掺杂的Cu‑SAPO‑34催化剂及其制备方法，首先采用液态离子交换法制备Cu‑SAPO‑34催化剂，再采用等体积浸渍法进行助剂的掺杂即可，将其用于NH₃‑SCR反应，改善了原有Cu‑SAPO‑34催化剂的催化活性。该催化剂环境友好，催化剂制备工艺简单，易于操作和放大。

本发明申请是母案申请“一种助剂掺杂的Cu-SAPO-34催化剂及其制备方法和应用”的分案申请，母案申请的申请号为2014104552951，母案申请的申请日为2014年9月9日。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，更加具体地说，涉及一种氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NOx)主要包括N₂O,NO,N₂O₃,NO₂,N₂O₄等，是大气的主要污染物之一，是酸雨形成、臭氧层破坏、光化学污染的主要成因。鉴于NOx所引发的环境污染问题对人体健康和生态环境构成了巨大威胁，国家颁发了相关尾气排放标准来严格限制NOx的排放，降低NOx的排放成为了人们共同关注的话题。选择性催化还原(SCR)目前是被人们公认为消除NOx最有效的技术之一。SCR技术是将还原剂加入到排气中，采用适合的催化剂，使NOx和还原剂发生反应，生成无毒、无害的氮气和水蒸气，从而降低NOx的排放。NH₃-SCR反应的主要方程式如下：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

4NH₃+2NO₂+O₂→3N₂+6H₂O

4NH₃+2NO+2NO₂+O₂→4N₂+6H₂O

SCR技术的关键是选择优良的催化剂。目前，商用SCR催化剂主要是负载在锐钛矿型的TiO₂上，以WO₃或MoO₃修饰的V基催化剂(Cho S M.Chem.Eng.Prog.,1994,90(1):39-45)。此类催化剂具有高活性，高选择性等特点，但活性温度介于350-450℃之间，即低温NOx消除率差、活性温区窄。另外V₂O₅本身的毒性和该催化剂高温下较低的N₂选择性也限制了它的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种助剂掺杂的Cu-SAPO-34催化剂及其制备方法和应用，在Cu-SAPO-34催化剂中掺杂助剂并将其用于NH₃-SCR反应，改善了原有Cu-SAPO-34催化剂的催化活性。该催化剂环境友好，催化剂制备工艺简单，易于操作和放大。

本发明的技术方案通过下述技术方案予以实现：

一种助剂掺杂的Cu-SAPO-34催化剂，以铜离子交换的磷酸硅铝分子筛为载体，助剂的掺杂量为载体质量的0.5～20wt％，所述助剂为金属Ce、Fe、Cr或者Cd。

在上述催化剂中，优选助剂的掺杂量为载体质量的2—10wt％，且助剂以氧化物的形式存在。

在上述催化剂中，优选助剂Ce的掺杂量为载体质量的2wt％，且助剂以CeO₂的形式存在。

上述催化剂的制备方法，按照下述步骤进行制备：