[发明专利]锆柱撑蒙脱石负载Ce-Nb复合催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明提供了锆柱撑蒙脱石负载Ce‑Nb复合催化剂的制备方法和应用。将酸化蒙脱石与氧氯化锆溶液混合搅拌，使锆离子进入酸化蒙脱石层与层之间，再通过煅烧制得的锆柱撑蒙脱石载体；然后将Ce和Nb负载在锆柱撑蒙脱石上制备催化剂，其中Ce负载量为≤4wt％，Nb负载量≤3.0wt％。本发明催化剂具有大的比表面积、有序的锆柱撑结构和适量的Ce和Nb元素的负载；该催化剂在较宽的温度(150℃～450℃)范围内，对高空速、高O₂浓度、高H₂O含量和高浓度NO污染物具有较高的催化消除效果(NO转化率20％～97％)和稳定性(反应100小时活性不变)。本发明催化剂制备原料廉价和制备过程简单。

技术领域

本发明涉及一种用于催化消除NO的锆柱撑蒙脱石负载Ce-Nb复合催化剂的制备方法及其在选择性催化消除NO的应用。

背景技术

我国社会经济迅猛发展的同时，也伴随着能源消耗的不断增长，对应煤和石油燃料燃烧产生的工业废气的排放对我国的环境构成了严重的威胁，其中排放的最主要的大气污染物之一就是氮氧化物(NOx)。通常所说的氮氧化物(nitrogenoxides)包括六种价态的化合物，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，其中比例最大的是NO。氮氧化物(NOx)除了会对人类健康产生直接影响外也会产生严重的环境问题，例如以NO和NO₂为主的氮氧化物是形成酸雨和化学烟雾的一个重要元素。污染源排放到大气中氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生光化学反应形成的有毒烟雾，称为光化学烟雾，降低大气能见度。氮氧化物在空气中遇水蒸气会形成酸性物质，降落至地面进而形成酸雨。酸雨具有腐蚀性，由于影响范围广会对人类生存和生产以及农作物及其他动植物的生存造成巨大影响。此外，飘散在大气中的NOx还会与平流层内的O₃发生反应，从而打破O₃平衡，导致O₃层的耗损，对人类、动植物乃至整个地球造成毁灭性破坏。因此，氮氧化物的排放问题已跃然成为影响当今社会和谐，制约经济发展，破坏人类生存的重要因素之一，控制和治理氮氧化物(nitrogen oxides)是目前的研究热点。由于治理NO_x难度大，控制和治理NO_x污染已成为当前环保研究中最活跃的课题之一。目前国内外有多种消除NO_x的方法，其中NH₃选择性催化还原NO_x的方法比较成熟，已经应用于汽车尾气(固定源)和火力发电厂(移动源)NO_x污染的治理。NH₃-SCR催化材料主要有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、分子筛催化剂及其他催化材料4种体系，其中，V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂体系应用最为广泛，目前该体系已商业化，但是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化体系存在低温活性不足及高温V(钒)挥发产生二次污染等问题。