[发明专利]一种新型低温复合催化剂的制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及固定源烟气和柴油车尾气中NO_x的净化，属于环境材料和环境催化技术领域，特别涉及一种铈钨氧化物与分子筛复合的脱硝催化剂的制备及应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气雾霾的重要源头之一，近年来NOx排放控制要求日益严格，NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)是NO_x的主要控制技术。低温SCR催化剂由于其应用优势更受到广泛关注。

低温SCR工艺通常是指在SCR反应装置中的催化剂，其最佳活性温度区间在125-200℃甚至更低。工业上，低温催化剂的研发，可将SCR装置放置在电除尘和脱硫之后，从而节省为满足高温工业催化剂的高温条件而进行烟气预热所消耗的能耗，同时还可以减轻烟尘对催化剂造成的毒害作用，进而延长催化剂的寿命；柴油车尾气处理中，冷启动和短距离运行时气体温度低，也需要低温催化剂。汽车柴油机的新排放控制系统要求催化剂在200℃以下具有较高活性，从而降低在传统驱动周期中的NOx排放总量。

CHA，又称菱沸石，具有由八元环和双六元环组成的笼结构，其中八元环孔道尺寸为椭圆形空腔尺寸为正是这种独特的小孔结构，使之具有比表面积大，N₂选择性高，催化活性优异等一系列适应SCR反应的优点，成为目前NH₃-SCR催化剂最受关注的分子筛载体材料。且CHA载体上担载Cu活性组分时，催化剂活性最高。但是模板剂的高成本限制了其实际应用。

浙江大学肖丰收教授课题组一步合成法制备出Cu-SSZ-13催化剂，模板剂为四乙烯五胺(TEPA)与硫酸铜的络合物，在合成CHA结构的同时一步引入活性组分Cu，可以有效控制硅铝比和铜含量，该催化剂在200-450℃的温度范围催化活性优异，且模板剂成本低，。北京化工大学张润铎等利用便宜易得的氯化胆碱作为模板剂制备SSZ-13，在200-400℃的温度区间范围内，NO_x转化率超过95％，远远优于传统的分子筛基催化剂。

在众多氧化物类NH₃-SCR催化剂体系中，铈基氧化物催化剂具有极强的储存和释放氧能力，常常作为助剂或第二组分被引入到NH₃-SCR催化剂体系中。目前常见的铈基复合氧化物中，Ce-W催化剂体系因其低温范围内具有较高的活性和较好的抗硫中毒能力引起了研究者们的广泛关注。

本发明专利致力于开发新型复合催化剂，将氧化物与分子筛复合，通过发挥协同作用来达到催化剂低温活性优异、温度窗口宽，甚至具备一定的抗硫性。这些对于低温SCR催化剂的应用和氮氧化物总量控制具有重要意义

发明内容

本发明的目的在于提供一种无毒的低温复合脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂在150-500℃范围内均有高效催化净化NO_x的性能，可实现宽温度窗口的高活性和高选择性，可广泛应用于固定源和移动源的脱硝。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：制备一种氧化物与分子筛的复合催化剂，以Cu-SSZ-13为主活性组分，以氧化铈和氧化钨为次活性组分，该复合催化剂的表达式为Ce-W/Cu-SSZ-13。

复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、采用离子交换法制备Cu-SSZ-13；

步骤二、利用共沉淀法制备Ce-W/Cu-SSZ-13：

取硝酸铈和仲钨酸铵，溶解于草酸溶液中，将步骤一制备好的铜基分子筛催化剂Cu-SSZ-13加入该混合溶液中，磁力搅拌1h，取一定浓度的氨水加入混合溶液中，逐滴滴加，保持PH在9～10，然后室温下搅拌老化2h。

将上述混合溶液进行过滤洗涤，在100℃条件下干燥过夜，然后，置于马弗炉中550℃煅烧4h，得到粉末状产物，该粉末状产物中CeO₂、WO₃、Cu-SSZ-13的摩尔百分含量分别为6％、4％、90％。

步骤三、将步骤二制好的粉末状产物在8～15MPa压力下压片，40～60目过筛得到复合催化剂Ce-W/Cu-SSZ-13。