[发明专利]一种脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明的催化剂是以ZIFs介孔分子筛为载体，其有效组分包括锌、铁的氧化物、铈的氧化物。本发明的脱硝催化剂使用ZIFs介孔分子筛为载体，比表面大大增加，有利于吸附和活化更多的烟气，提高脱硝效率；制备时载体和活性组分同时一步合成，可以增强铁元素和铈元素的复合特性，提高活性组分在载体表面的分散度和结合强度、催化剂的机械强度和热稳定性；催化剂颗粒较细，活性组分分散均匀，具有较高的脱硝活性、较宽的脱硝温度范围和抗SO₂活性；脱硝催化剂应用于烟气脱硝时无需加热，无需100％脱硫，减少了能源消耗。

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂，具体涉及一种脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

用选择性催化还原(SCR)反应脱除大气污染物NO是一个有效的方法。SCR烟气脱硝技术的关键是选择优良的催化剂。SCR催化剂应具有活性高、抗中毒能力强、机械强度和耐磨损性能好、具有合适的操作温度区间等特点。目前最好和应用最广的工业SCR催化剂是V₂O₅/TiO₂和V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，其主要优点表现在高活性和高抗硫性能，但此类催化剂需要在较高的温度下(>350℃)应用，以避免烟气中的SO₂与NH₃反应生成的NH₄HSO₄和(NH₄)₂S₂O₇堵塞催化剂的孔结构。但在很多情况下，高温操作导致了能耗和操作成本的增加，低温SCR装置有利于和我国目前大多数的工业锅炉匹配，因此，SCR催化剂的低温化引起了普遍的重视。目前许多低温脱硝催化剂虽有好的脱硝效率，但易受SO₂的毒化而难以实际应用。而且这些催化剂主要采用共沉淀法、溶胶-凝胶法制备这些制备方法，容易导致催化剂的活性组分在载体上的分散性较差，温度窗口也较窄，且稳定性较差。因此，需要开发出其他的低温抗硫脱硝催化剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有大比表面积低温高抗硫脱硝催化剂，所述脱硝催化剂能够提高抗SO₂毒性和低温催化活性，扩大操作温度窗口，从而有利于工业化应用。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种脱硝催化剂，所述催化剂是以ZIFs介孔分子筛为载体，其有效组分包括锌、铁氧化物、铈氧化物，所述锌、铁氧化物和铈氧化物的含量以金属元素计的摩尔比为Zn：Fe：Ce＝0.01：0.0001：0.0001～0.01：0.0007：0.0001。

优选地，所述锌为单质锌，所述铁氧化物为Fe₂O₃，所述铈氧化物为CeO₂和Ce₂O₃中的一种或两种；所述锌掺杂到所述ZIFs介孔分子筛中形成载体，以负载作为活性组分的铁氧化物和铈氧化物。

优选的，所述脱硝催化剂的表面积为800～1200m²/g。

本发明的另一个目的是提供所述脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含锌的盐溶液溶解于溶剂1中，得到第一溶液；

(2)将二甲基咪唑溶解于溶剂2中，再加入到第一溶液中，搅拌均匀，得到混合液；

(3)将铁盐和铈盐溶解后，制备含有铁氧化物和铈氧化物的第二溶液；

(4)将第二溶液加入到步骤(2)的混合液中，磁力搅拌，然后陈化；