[发明专利]一种铬钨锆复合氧化物脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种铬钨锆复合氧化物催化剂及其制备和应用，该催化剂可用于热电厂、工业锅炉等固定源以及柴油车等移动源排放氮氧化物(NO_x)的消除，属于环境催化和大气污染控制技术领域。

背景技术

随着能源消费的增长和机动车保有量的增加，NO_x的排放量不断增加，NO_x可引起酸雨、光化学烟雾等一系列环境问题。因此，NO_x的排放控制已成为目前环境催化和大气污染控制技术领域中一个研究的热点。氨气选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)是目前用于NO_x消除的主流技术，其核心问题是高效催化剂的研制。工业化应用的NH₃-SCR催化剂主要是V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，该催化剂在320-400℃范围内有良好的催化性能。但是，该催化剂存在的问题是催化剂成本高、操作温度窗口窄以及载体TiO₂易发生晶型转变等。因此，研究开发成本低廉、活性温度窗口宽的SCR催化剂成为我国脱硝产业的迫切需求。本发明通过在ZrO₂上负载Cr₂O₃和WO₃,制备了一种对NO_x脱除性能良好的复合氧化物催化剂。

发明内容

针对目前已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种对氨选择性还原NO_x具有高效率的复合氧化物催化剂及其制备方法。在Cr₂O₃-WO₃/ZrO₂复合氧化物中，Cr₂O₃和WO₃之间的协同效应使催化剂表面的路易斯酸性位和布朗斯特酸性位的数量增加，有利于反应物NH₃的吸附与活化，并且提高了吸附氨物种的反应活性；另外催化剂表面吸附的活性硝酸根反应中间体的数量增多；协同效应还提高了催化剂的氧化-还原性，氧化-还原性的提高有利于电子的转移，促进反应物的活化。从而制得了一种对NO_x去除性能良好的复合氧化物脱硝催化剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

采用氧化锆为载体，三氧化二铬和三氧化钨为活性组份，其组成表示为Cr₂O₃-WO₃/ZrO₂,三氧化二铬的质量含量为2～8％，三氧化钨的含量为8-15％。

本发明提供了一种制备铬钨锆复合氧化物催化剂的方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：

(1)配制1～2mol/L的硝酸铬溶液，0.1～0.2mol/L的钨酸铵溶液和1mol/L的氧氯化锆溶液；

(2)取步骤(1)所得氧氯化锆溶液，加入去离子水，在室温搅拌下逐滴加入氨水至pH在9～10之间，将得到的沉淀进行抽滤，然后在120℃条件下烘干12～24小时，制得干燥样品，将所得样品研磨成粉末；

(3)取步骤(1)所得钨酸铵溶液，加入去离子水，室温下搅拌均匀，将步骤(2)中得到的粉末加入到该溶液中，搅拌2～4小时，制得浆料；

(4)将步骤(3)中制得的浆料在120℃条件下烘干12～24小时，制得干燥样品。将样品置于马弗炉中在800℃条件下焙烧3～6小时，冷却后，将样品研磨成粉末；

(5)取步骤(1)所得硝酸铬溶液，加入去离子水，室温下搅拌均匀，将步骤(4)中得到的粉末加入到该溶液中，搅拌2～4小时，制得浆料；

(6)将步骤(5)中制得的浆料在120℃条件下烘干12～24小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧4～8小时，制得Cr₂O₃-WO₃/ZrO₂催化剂。

本发明还提供了采用上述铬钨锆复合氧化物催化剂还原氮氧化物的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)将Cr₂O₃-WO₃/ZrO₂催化剂装载在固定床反应器当中，反应温度控制在250～450℃范围；