[发明专利]具有高抗中毒性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有高抗中毒性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂、其制备方法和应用，本发明催化剂是一种同时具有高抗碱/碱土金属和重金属一种或多种毒物中毒的金属氧化物脱硝催化剂。该催化剂主要通过浸渍不同比例的非金属前驱体盐和金属前驱体盐在氧化物载体上得到氧化物前驱体，非金属前驱体盐掺杂到活性组分晶格中，改善活性组分的分散性，增强了活性组分和载体之间的相互作用，再经煅烧形成金属氧化物催化剂。本发明的催化剂中低温脱硝性能优异、制备方法简单，工业成本低，并具有极强的抗碱/碱土金属中毒和重金属中毒能力，适用于含碱/碱土金属飞灰和重金属的固定源烟气脱硝，如垃圾焚烧炉、水泥炉窑、生物质燃料锅炉以及玻璃炉窑。

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法，特别是涉及一种非金属掺杂改性金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法，应用于环境保护中氮氧化物控制与净化技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)作为燃煤电厂等非电力工业排放的主要污染物，严重影响了人类健康，造成了许多环境问题。随着我国一系列国家标准的颁布，严格控制氮氧化物排放势在必行。作为最有效的脱硝技术之一，选择性催化还原氨(NH₃)已广泛应用于固定源烟气脱硝技术，工业上商用V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂一直存在生物毒性高、温度窗窄、中毒失活严重等问题，限制了其进一步应用。

然而，碱/碱土金属(K₂O、Na₂O、CaO)和重金属(PbO、CdO、As₂O₃)等作为烟气中毒性最大含量较多的物质之一，往往会导致催化剂严重失活，显著降低脱硝催化剂使用寿命。目前大量研究发现，添加酸性助剂(WO₃、MoO₃)，制备固体超强酸催化剂，添加双组分或多组分活性金属等手段，可以大大提高催化剂酸性或氧化还原能力，这些方法可以在一定程度上缓解碱/碱土金属和重金属的毒害效应，但受制备方法复杂，成本高等问题的限制，催化剂的抗中毒性能和低温活性仍有提高的空间。所以，寻找一种低成本，制备方法简单，可以有效调节金属氧化物催化剂氧化还原中心和活性中心的化学性质，制备分离中毒位点和活性位点的新型催化剂仍然是一项挑战。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有高抗中毒性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂、其制备方法和应用，克服了传统脱硝催化剂在温度区间中毒严重失活和金属氧化物脱硝催化剂易受碱/碱土和重金属中毒的问题。此发明催化剂具有温度窗口宽、抗中毒性能优异、制备方法简单的优点，适合用于工况复杂的固定源排放的氮氧化物脱除技术领域。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有高抗中毒性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂，以非金属元素掺杂的金属氧化物为活性组分，以金属氧化物或金属前驱体盐经过煅烧制备的材料为载体；所述活性组分和载体的质量比为0-10wt％：1，且活性组分不为零；非金属元素的掺杂量和整体催化剂的质量比为0-2wt％：1，且非金属元素的掺杂量不为零。

优选地，用于掺杂的非金属元素为硼、氮、硅、磷、硫中的至少一种。

优选地，所述金属氧化物载体含有钛、锆、铝、钨、钼、铁、铈中的至少一种金属元素。

优选地，所述活性组分中的金属氧化物为铈、铁、锰、铜、钒、钼中的至少一种金属元素的氧化物。

一种具有高抗中毒性的非金属掺杂金属氧化物脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a.将金属氧化物前驱体盐加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得到澄清溶液A；

b.将非金属前驱体加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解，得到溶液B；