[发明专利]用于去除船舶尾气氮氧化物的低温抗硫SCR催化剂的制备及应用

说明书

本发明公开了一种用于去除船舶尾气氮氧化物的低温抗硫SCR催化剂的制备方法，步骤是：将Cr、Zr、Ce无机盐分别配成摩尔浓度为0.3‑1mol/L的溶液，混合使其摩尔比Cr³⁺：Zr⁴⁺：Ce⁴⁺＝8：2：(0.3‑3)；将氨水配成摩尔浓度为0.3‑1mol/L的溶液；将氨水溶液逐滴滴入盛有混合溶液的容器中搅拌；调节氨水溶液的滴加速率，使其滴定终点pH值为8‑10，继续搅拌30‑60min，然后静置3‑6h，过滤；将滤饼用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得SCR催化剂的前驱体；将前驱体置于马弗炉中于500‑650℃的空气气氛下焙烧，即为所得。本发明所述方法制备的催化剂具有催化活性高、低温抗硫性能强、价格低廉等优点，具有良好的应用价值和前景。

技术领域

本发明属于催化剂制备应用技术领域，尤其涉及一种应用于去除船舶尾气氮氧化物(NO_x)的低温抗硫性优异的SCR催化剂的制备方法。

背景技术

近年来我国船舶运输业取得较大发展，船用柴油机尾气污染问题，尤其是氮氧化物的排放，已经引起国内和国际广泛关注，而我国大部分燃油轮船所排放的氮氧化物远达不到国际要求，作为一个占据了七席世界十大港口的港口大国，治理船舶污染问题已成为我国今后发展的重中之重。氮氧化物(NO_x)包括多种化合物，如一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)和五氧化二氮(N₂O₅)等，船舶尾气排出的氮氧化物主要包含NO和NO₂。在太阳光照下，NO_x与烯烃等有机物共同存在，经过一系列复杂的化学反应会产生光化学烟雾，其具有强氧化性，能使农作物减产，刺激人的呼吸道和眼睛，严重时致死。NO_x与雨水作用会形成酸雨，腐蚀植被及建筑物，硝酸盐颗粒物沉降到土壤或水体，引起酸化，将污染土壤及地下水。氮氧化物进入高层大气会对臭氧层产生破坏作用，进而会引起全球气候变化等环境污染效应和生态环境改变。

目前，选择性催化还原法SCR(Selective Catalytic Reduction)为世界运用最广泛且效果最好的去除氮氧化物的方法。SCR技术的核心是催化剂，因而催化剂需要具备高催化活性、优异的抗硫性及稳定性等特点。船用柴油机分为二冲程和四冲程发动机，四冲程柴油机排气温度相对较高，而二冲程柴油机排气温度较低(低于250℃)，因此需要不同活性温度窗口的SCR催化剂来使NO_x去除达到最佳的效果。目前广泛应用的SCR催化剂有传统钒钨钛催化剂及Cu-SSZ-13催化剂，但是传统钒钨钛催化剂活性窗口温度高，限制了其在低温环境中的应用。Cu-SSZ-13催化剂虽然有优异的催化性能，但是其低温抗水抗硫性较差而且价格昂贵，限制了其在含高硫的船舶尾气中的应用。众多的研究表明，其他过渡金属及稀土金属氧化物有丰富的价态，因而对SCR反应也具有较高的催化活性，如Mn，Fe，Cr，Ce，Ni等。

发明内容

针对上述船舶排放氮氧化物处理存在的问题，本发明提供一种用于去除船舶尾气氮氧化物的SCR催化剂的制备方法，是一种新型的金属氧化物催化剂，该催化剂低温性能优异，且抗硫性能好，成本低廉，尤其是对于船舶排放氮氧化物的控制具有非常重要的意义。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于去除船舶尾气氮氧化物的低温抗硫SCR催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将Cr、Zr和Ce无机盐分别按一定比例溶解于水中，分别配成摩尔浓度为0.3-1mol/L的溶液A、溶液B和溶液C，然后将溶液A、溶液B和溶液C混合为溶液D，溶液D中，摩尔比Cr³⁺：Zr⁴⁺：Ce⁴⁺＝8：2：(0.3-3)，将氨水溶液配成摩尔浓度为0.3-1mol/L的溶液E；