[发明专利]磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法。所述方法先将磷前驱体与二氧化钛前驱体充分搅拌反应后、干燥并煅烧，得到磷掺杂的TiO₂载体，然后将二氧化铈前驱体与磷掺杂TiO₂载体溶于水中并搅拌，充分反应或用氨水调节pH至6～12后干燥并煅烧，得到磷掺杂铈钛催化剂。本发明的磷掺杂铈钛催化剂具有典型的介孔结构，能够有效地提高NH₃在载体上面的吸附与活化，同时抑制了NH₃在CeO₂的过氧化，表现出良好的催化还原脱硝能力、高N₂选择性及稳定性。

技术领域

本发明属于选择性催化还原脱硝催化剂技术领域，涉及一种磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

以氨为还原剂的氮氧化物(NO_x)的选择性催化还原(SCR)是减少固定源烟气中NO_x的有效技术之一。目前，V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂等V基催化剂已被广泛应用于商用SCR作为工业催化剂。然而，这些V基催化剂有一些不可避免的缺点，如钒物种的毒性，对SO₂的强氧化性和过窄的活性温度窗。因此，需开发具有宽活性温度窗的环境友好的NH₃-SCR催化剂以去除NO_x。

Ce/Ti催化剂被认为是V基催化剂的良好的替代品。但普通的Ce/Ti催化剂的活性温度仅介于300～400℃之间，属于中温型脱硝催化剂，而对于燃煤火电机组低工况条件下的300℃以下的烟气，Ce/Ti催化剂脱硝效果会受到很大的限制。因此，如何提高SCR催化剂300℃以下的脱硝活性，是目前铈钛催化剂面临的最主要问题。

研究表明，金属元素(如Mn，Cu，Mo和Co)掺杂可以提高铈钛催化剂的电子转移能力，可以显著提高其在低温下的催化性能(R.Jin,et al.,Applied Catalysis BEnvironmental 148-149(2014)582-588；H.Li,et al.,Environmental ScienceTechnology49(2015)7373；Z.Liu,et al.,Catalysis Communications 46(2014)90-93；B.Thirupathi,P.G.Smirniotis,Applied Catalysis B Environmental 110(2011)195-206.)。同时，非金属元素(B和Si)掺杂改善了其比表面积和NH₃吸附能力，这也增加了其催化活性(R.Li,et al.,New Journal of Chemistry 39(2015)6854-6863；W.Zhao,et al.,Journal of Hazardous Materials278(2014)350-359)。此外，F掺杂可以促进氧空位的形成，从而明显改善铈钛催化剂的低温性能(S.Zhang,et al.,Applied Catalysis AGeneral 435-436(2012)156-162)。然而，这些改进方法都建立在活性组分CeO₂含量较低的基础上。在实际铈钛催化剂的生产中，为促进传质作用和提高催化剂的使用寿命，活性组分CeO₂的含量一般比较高。众所周知，当铈钛催化剂出现CeO₂晶型时，其活性及选择性会大大的降低。因此，寻找一种能有效提高高CeO₂负载量铈钛催化剂的活性的方法势在必行。