[发明专利]一种同时脱除氮氧化物和一氧化碳的催化剂及制备方法

说明书

本发明提供一种同时脱除氮氧化物和一氧化碳的催化剂及制备方法，属于催化剂技术领域。该催化剂是一种负载型催化剂，以γ‑Al₂O₃作为载体，Mn、Cu、Ce的氧化物作为活性组分，将Mn、Cu、Ce的金属盐按照一定配比制成混合盐溶液，在超声辅助条件下将金属前驱体均匀的负载于γ‑Al₂O₃载体表面，干燥、焙烧后得到负载型催化剂。该催化剂在中低温条件下具有优异的NH₃‑SCR和CO氧化性能，能够同时实现氮氧化物和一氧化碳的高效脱除，该催化剂制备方法简单，成本低，应用性强，可广泛应用于火电、钢铁、水泥、陶瓷、玻璃等行业末端的烟气治理。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是指一种同时脱除氮氧化物和一氧化碳的催化剂及制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO_X)是主要的大气污染物之一，氮氧化物不仅危害人体健康，还会产生多种二次污染，在太阳光的照射下，氮氧化物(NO_X)作为重要前驱体易与大气中的羟基自由基(HO_X)等活性物种发生光化学反应生成大量的O₃、二次细颗粒物和有机气溶胶等二次污染物，导致我国大气环境的氧化性不断增强，其造成的区域复合型污染异常棘手，对其进行治理迫在眉睫。

据统计，2015年全国废气中氮氧化物排放总量为1851.9万吨，其中工业氮氧化物排放量占比高达63.7％，是主要的污染来源。同时，由于燃料的未完全燃烧，工业(如火电、钢铁、水泥、陶瓷、玻璃等行业)废气中还存在着大量的一氧化碳(CO)气体。目前缺少关于固定源一氧化碳排放限值的国家标准，但CO作为环境空气质量中重要的气态污染物之一，对人和动物的生命都具有极强的毒性，因此控制工业废气中的CO具有重要意义。

工业废气中的CO一般采用源头控制或过程控制，如富氧燃烧、烟气循环等，但效率太低，无法实现末端尾气中CO的低浓度排放。CO催化氧化技术由于其高效的净化能力，在个人呼吸保护装置、二氧化碳激光气体产生、质子交换膜燃料电池和汽车尾气排放控制等领域得到了广泛的研究，CO催化氧化技术关键是筛选出适合烟气条件的催化剂。此外，氨选择性催化还原NO_X(NH₃-SCR)是应用最为广泛的烟气脱硝技术，其关键也在于催化剂的选择。

NH₃-SCR脱硝和CO催化氧化的核心均是催化剂的研发，考虑到催化剂制备成本、催化反应装置成本、装置占地面积等问题，选择用一种催化剂同时实现NH₃-SCR脱硝和CO催化氧化具有重要的现实意义。

因此，开发一种可以同时脱除工业废气中氮氧化物和一氧化碳的催化剂及其制备方法和用途具有非常重要的环境意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种同时脱除氮氧化物和一氧化碳的催化剂及制备方法。

该催化剂以γ-Al₂O₃作为载体，Mn、Cu、Ce的氧化物作为活性组分，其组成通式为yMnCuCeO_X/γ-Al₂O₃，x为满足化合价平衡所需的氧原子数，y为活性组分占催化剂的质量百分比含量。

催化剂中Mn、Cu和Ce的摩尔比为(0.5-8)：(0.3-5)：1，优选地，催化剂中Mn、Cu和Ce的摩尔比为(1.36-7.87)：(2.7-3.5)：1。

Mn、Cu和Ce的复合氧化物以低结晶度或无定形团簇的形式分散于γ-Al₂O₃载体表面。

y为5-25％，优选地，y为10-21％。

催化剂的制备方法为超声辅助等体积浸渍法。

制备该催化剂，具体包括步骤如下：