[发明专利]一种双功能催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种双功能催化剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种脱硝NH₃-SCR(selective catalytic reduction，选择性催化还原)以及后续NH₃-SCO(selective catalytic oxidation，选择性催化氧化)过程耦合的双功能催化剂及其制备方法与应用，属于脱硝催化剂领域。

背景技术

伴随着能源消费的不断增长，以焦化炉、钢铁烧结机、燃煤锅炉等为主的固定源，和机动车内燃机为主的移动源向大气中排放氮氧化物(NO_x)的量越来越大。氮氧化物(NO_x)是大气环境中主要的污染之一，可以形成光化学烟雾，产生酸雨、酸雾、还能破坏臭氧层，对环境危害巨大，更对人体健康有危害，可引起呼吸系统疾病，因此控制和治理氮氧化物的污染一直是全世界的研究热点。

随着国家对环保的重视，超净排放(烟尘<10mg/m³，SO₂<35mg/m³，NO_x<50mg/m³)渐渐成为各类行业努力的目标。其中，NO_x超净排放是整个超净排放的核心技术之一。目前，虽然通过对燃烧炉进行低氮改造加后置NH₃-SCR技术可以实现低浓度烟气的排放治理要求，但是有些电力锅炉利用率太低，不足5000h/a，而要时刻达到超低，锅炉负荷波动时喷氨量调整不可能很灵活，所以电厂大多过量喷氨，氨逃逸很多都进入大气，另外还有很多高浓度高排放值的锅炉烟气(特别是冶金钢铁行业中)，该类型烟气如果在氨逃逸量保持不变的前提下很难达到更高的排放标准，但是提高氨气喷射量又会带来氨气穿透的二次污染问题。氨气作为一种有刺激性的气体，不但对人体会造成危害，排入大气中的氨还会进一步和其他污染物反应，这也是形成雾霾的一个原因，因此氨气的排放对于人体健康以及生态环境都是不利的。而在日益严苛的排放标准要求下，氨气的排放治理一定会受到相关部门的关注。

因此，在NO_x超净排放实践中既需要充分保障NO_x的高效脱除，同时又需要使氨气逃逸尽可能低。

CN101879452A公开了一种应用于低温脱硝的复合简单氧化物催化剂的制备方法。该催化剂以锰的氧化物为基础，通过添加其他金属(Fe、Sn、Ce)氧化物作为助剂得到了活性较好的低温脱硝催化剂。该技术使用的简单复合氧化物比表面积较低，对反应的选择性也较差，温度稍高(>150℃)会产生大量的副产物，N₂的选择性明显下降。进入中温区(>250℃)时，催化剂的活性开始下降。同时该催化剂并不具有NH₃-SCO催化性能，反尔会使NH₃发生非选择性氧化。

CN106807390A公开了以铈盐、铜盐、钴盐、钒盐为催化剂活性组分，以纳米氧化钛或纳米α-Al₂O₃为载体，制备的SCO除氨催化剂，并将其置于SCR脱硝催化剂的下游。在烟气温度为300～400℃，氨氮比为0.9～1.2，烟气组分含量为电厂运行的工况时，氨逃逸小于3ppm。该技术专门制备了一种针对SCR后部脱除NH₃的催化剂，虽然脱出效果出色，但是依然针对的是电厂烟气这种相对于冶金钢铁行业烟气NO_x含量较低的烟气，而且该种催化剂只是一种单一功能的NH₃-SCO催化剂，依旧需要在SCO催化剂前面加装SCR催化剂，这导致设备投资，运行成本的增加，不利于推广应用。

发明内容

有鉴于现实需要，本发明的目的在于开发一种双功能催化剂的制备方法，使其制备出的催化剂具有双功能，一方面具有优异NH₃-SCR脱硝性能，另一方面同时具有NH₃-SCO反应活性，达到能够处理过量NH₃气目的，实现NH₃-SCR和NH₃-SCO过程耦合。

本发明的另一目的在于提供有上述制备方法制备得到的双功能催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述双功能催化剂的应用。

为实现上述目的，本发明提供一种双功能催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将硅源和铝源溶解在碱性水溶液中得到的溶液A，然后与多金属有机胺络合物的水溶液混合得到悬浊液；