[发明专利]一种低温NO氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温NO氧化催化剂及其制备方法。催化剂以氧化铈纳米管为载体，锰、铁、铜、钴或镧的氧化物中的一种或几种为活性组份；其中活性组分的负载质量为载体质量的10～25％。通过沉淀法和水热法合成氧化铈纳米，通过简单的浸渍法将活性组分的可溶性盐负载到氧化铈纳米管(CeO₂‑NT)上，得到低温NO氧化催化剂。本催化剂在较低的温度窗口和有氧的条件下，获得最高的NO氧化率，最高可达100％。本方法制备的催化剂具有制备简单，转化率高等优点，使其具有良好的工业应用潜力。

技术领域

本发明属于大气污染治理领域，具体是涉及一种低温NO氧化催化剂及其制备方法，尤适用于燃煤、燃油锅炉和工业炉窑。

背景技术

燃煤行业所产生的NO_x(90％以上为NO)会造成光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等环境问题，因此，在未来的治理中，NO_x的治理仍是重点工作。SCR是目前世界上最为主流的脱硝技术之一。SCR技术以氨、尿素或碳氢化合物作为还原剂，将烟气中的NO_x还原成N₂和H₂O，且还原剂基本不与烟气中的O₂发生反应，在300-400℃的温度窗口内，可以达到90％以上的效率，但是SCR法的加工设备投资大，且存在催化剂失活、氨泄漏和设备腐蚀等问题。氧化-吸收法是利用氧化剂将NO氧化成易溶于水和碱液的高价态NO_x，然后用碱液吸收，可以有效地提高吸收率。该法操作简单、成本低廉，可以有效地解决温度窗口高，且不存在泄漏问题，目前已广泛应用于中小型企业。设计开发高效的低温NO氧化催化剂具有重要意义。

中国专利文献CN 109772306 A公开发明了一种高效NO氧化催化剂及其制备方法。该催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体，首先将含贵金属Pt的涂层浆液涂覆在催化剂载体的表面，经过烘干、焙烧后，在催化剂的一端采用浸渍法固定有一定量的贵金属Pd溶液。该工艺制备简单，但其制备成本较高，且在低温下NO转化率较低，仅为40～70％。贵金属虽然有较高的催化活性，但其价格昂贵，限制了其工业应用。

目前，越来越多的研究关注到过渡金属氧化物以及稀土元素。中国专利文献CN105771961 A公开发明了一种CeO₂纳米管担载的脱硝催化剂及其制备方法。该催化剂以氧化铈纳米管为载体，在所属载体上担载金属氧化物。该催化剂具有较好的脱硝性能和抗碱金属、碱土金属、重金属及磷酸盐中毒性能。但该脱硝方法为NH₃-SCR法，安全性低，成本高，且会造成NH₃泄露的问题。Wang等人(Journal ofRare Earths,2018,36:588-593)采用水热法制备了CeO₂纳米棒、纳米球和纳米颗粒三种催化剂，结果表明，CeO₂纳米棒具有最佳的NO催化性能。但在低温下，其NO氧化效率较低较低。因此，开发适用于中小型企业的低温高效NO氧化催化剂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种在较低温度窗口下具有高NO氧化率的低温NO氧化催化剂，可以克服以往所报道的催化剂存在的制备成本高，在低温下NO转化率低的困难；本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。

本发明的技术方案为：一种低温NO氧化催化剂，其特征在于，以氧化铈纳米管为载体，锰、铁、铜、钴或镧的氧化物中的一种或几种为活性组份；其中活性组分的负载质量为载体质量的10～25％。

优选上述氧化铈纳米管的孔径为7～12nm，孔容0.20～0.30cm³/g，比表面积50～60m²/g。

本发明还提供了一种制备上述的低温NO氧化催化剂的方法，具体步骤如下：

1)制备载体，将硝酸铈和沉淀剂加入去离子水中，搅拌均匀，加热沉淀，离心，干燥制备得到棒状氧化铈纳米管前驱体，然后通过水热法合成、干燥和焙烧得到氧化铈纳米管载体；