專利名稱：：一種用于氨選擇性還原氮氧化物的鐵鈦復(fù)合氧化物催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明應(yīng)用于環(huán)境催化凈化
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種以燃煤煙氣脫硝為目的的氨選擇性還原氮氧化物催化劑。
背景技術(shù)：
：氮氧化物(NOx)是現(xiàn)今大氣污染中的一種主要污染物，它的存在會(huì)引起光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)、酸雨等重大環(huán)境問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了巨大的危害，如何有效去除NOx成為當(dāng)今環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)課題。燃煤煙氣中NOx的排放是大氣中NOx的一個(gè)重要來(lái)源，目前比較有效的去除方法是以NH3為還原劑在催化劑的作用下選擇性還原NOx生成無(wú)毒害的N2，該法簡(jiǎn)稱為NH3-SCR。在NH3-SCR法去除NOx的過(guò)程中，目前應(yīng)用較多的催化劑體系是V205-W03/Ti02和V205-W03/Ti02，該體系的優(yōu)點(diǎn)主要是活性高、抗S02中毒性能好，但是其使用溫度多為350-430°C，具有溫度高和操作窗口窄的缺點(diǎn)，同時(shí)催化劑體系中含有有毒物質(zhì)釩，無(wú)論是催化劑運(yùn)行過(guò)程中的脫落還是催化劑失活后的回收都會(huì)造成對(duì)環(huán)境的二次污染，因此需要開發(fā)新的高活性、高抗硫性且無(wú)毒無(wú)害的穩(wěn)定催化劑體系，用于燃煤煙氣中NOx的消除。文獻(xiàn)中國(guó)專利CN01131962.6中公開了一種以NH3為還原劑可以選擇性還原NOx生成&的催化劑。該催化劑是以球形？氧化鋁為載體，用浸漬法在其上負(fù)載以金屬計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-15%的銅氧化物和以金屬計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-8%的錳氧化物，同時(shí)負(fù)載以金屬計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-10%的金屬氧化物助劑。該催化劑的特點(diǎn)是低溫活性和選擇性較好，在25(TC下1008ppm的NO去除率均在84。/。以上，但是該結(jié)果是在10,000h"的較小空速條件下測(cè)定的，可能會(huì)在高空速條件下活性較差，同時(shí)本文獻(xiàn)沒有給出該體系的抗S02中毒特性，對(duì)實(shí)際應(yīng)用有一定的局限性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服目前常用NH3-SCR催化劑體系對(duì)環(huán)境和人體的毒害性以及文獻(xiàn)中催化劑體系抗S02中毒能力差和不能適應(yīng)高空速條件的缺陷，開發(fā)出一種新的氨選擇性還原氮氧化物的催化劑。該催化劑體系能在250-40(fC溫度范圍內(nèi)和25,000-100，000h'1空速條件下具有高的活性、選擇性、穩(wěn)定性以及抗S02中毒能力，同時(shí)采用的原料是對(duì)環(huán)境友好的過(guò)渡金屬氧化物，無(wú)毒無(wú)害。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案如下一種用于氨選擇性還原氮氧化物的鐵鈦混合氧化物催化劑，以金屬元素的摩爾比計(jì)，鐵氧化物和鈦氧化物的比例為0.8-1.2，該催化劑具有200-300m2/g的大比表面積，有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明中催化劑的制備方法為共沉淀法，即將所需兩種金屬氧化物所對(duì)應(yīng)的鹽配成混合溶液，在不斷攪拌的條件下以氨水或氫氧化鉀作為沉淀劑，調(diào)節(jié)混合體系pH值到10，然后進(jìn)行抽濾和洗滌，將濾餅放入烘箱中于100°C烘干過(guò)夜，最后經(jīng)馬弗爐于400-700°C空氣中焙燒4-8h即制得催化劑成品。將焙燒后的催化劑成品研碎過(guò)篩到一定目數(shù)裝袋備用。該方法制得的催化劑也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行制漿，然后負(fù)載到各種蜂窩陶瓷載體上，制備成成型的催化劑進(jìn)行使用。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明所用的原料價(jià)格低廉，制備工藝簡(jiǎn)單，方便操作，且對(duì)環(huán)境和人體無(wú)毒無(wú)害；(2)本發(fā)明的催化劑具有較大的比表面積，有利于選擇性催化還原反應(yīng)的進(jìn)行，不同于一般共沉淀法制備的催化劑存在比表面積過(guò)小的缺點(diǎn)；(3)本發(fā)明的催化劑在中溫條件下具有高活性、選擇性和穩(wěn)定性，在有S02存在時(shí)，300°C條件下NO轉(zhuǎn)化率始終維持在100%不變；(4)本發(fā)明的催化劑在進(jìn)行30()QC抗SO2實(shí)驗(yàn)48h后，雖然低溫段活性有所降低，但在250-400°C的中溫段范圍內(nèi)NO轉(zhuǎn)換率均在95%以上，可見其抗硫性能之優(yōu)越。具體實(shí)施例方式為了更加清晰地說(shuō)明本發(fā)明，列舉以下實(shí)施例，但其對(duì)本發(fā)明的范圍無(wú)任何限制。實(shí)施例1-4配制一定濃度的Fe(N03)3溶液和TiCV溶液并混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下向混合溶液中緩慢滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值到10使其沉淀完全，然后進(jìn)行抽濾和洗滌，將濾餅放入烘箱中于100eC烘干過(guò)夜，最后經(jīng)馬弗爐于400QC空氣中焙燒6h，將制得的催化劑研碎過(guò)篩，取20-40目備用，稱為催化劑A。其它條件不變，改變焙燒溫度為500°C、600°C、700°C，制得催化齊IJB、C、D。實(shí)施例5-8配制一定濃度的Fe(N03)3溶液和Ti(S04)2溶液并混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下向混合溶液中緩慢滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值到10使其沉淀完全，然后進(jìn)行抽濾和洗滌，將濾餅放入烘箱中于10(fC烘干過(guò)夜，最后經(jīng)馬弗爐于400。C空氣中焙燒6h，將制得的催化劑研碎過(guò)篩，取20-40目備用，稱為催化劑E。其它條件不變，改變焙燒溫度為500°C、600QC、700°C，制得催化劑F、G、H。實(shí)施例9用實(shí)施例1-8制得的鐵鈦混合氧化物催化劑，在自制的微型固定床反應(yīng)器上進(jìn)行NH3選擇性催化還原NO反應(yīng)活性的考察。催化劑的使用量為0.6ml，反應(yīng)混合氣的組成為[NO]=[NH3]=500ppm，=5%，N2作平衡氣，氣體空速為50,000h"，反應(yīng)溫度200-400°C。反應(yīng)結(jié)果如表1所示。表1催化劑活性評(píng)價(jià)結(jié)果催化劑編號(hào)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例10使用實(shí)施例5制得的催化劑E，在自制的微型固定床反應(yīng)器上考察反應(yīng)氣體空速對(duì)催化劑活性的影響。催化劑的使用量為0.6ml，反應(yīng)混合氣的組成為[NO]=[NH3]=500ppm，=5%，N2作平衡氣，氣體空速分別調(diào)節(jié)為25,000h—、SO'OOOh-1,lOO，OOOh-1，反應(yīng)溫度200-400°C。反應(yīng)結(jié)果如表2所示。表2反應(yīng)氣體空速對(duì)催化劑E活性的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例ll使用實(shí)施例5制得的催化劑E，在自制的微型固定床反應(yīng)器上考察S02對(duì)催化劑活性的影響。催化劑的使用量為0.6ml，反應(yīng)混合氣的組成為[NO]=[NH3]=500ppm，=5%，=100ppm，N2作平衡氣，氣體空速為50,000h"，反應(yīng)溫度為300°C。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在通入S02后lh內(nèi)，NO轉(zhuǎn)化率會(huì)略微下降2-3%,在2h后又恢復(fù)至100%，并在實(shí)驗(yàn)中的48h內(nèi)保持不變，可見該催化劑具有優(yōu)越的抗S02中毒性能。實(shí)施例12將實(shí)施例11中使用后的催化劑E，再在自制的微型固定床反應(yīng)器上進(jìn)行NH3選擇性催化還原NO反應(yīng)活性的考察。催化劑的使用量為0.6ml，反應(yīng)混合氣的組成為[NO]=[NH3]=500ppm，=5%，N2作平衡氣，氣體空速為50,000h人反應(yīng)溫度200-400°C。與實(shí)施例9中催化劑E的活性對(duì)比結(jié)果如表3所示。表3催化劑E抗硫前后活性對(duì)比結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種以燃煤煙氣脫硝為目的的氨選擇性還原氮氧化物催化劑，其特征在于該催化劑是通過(guò)過(guò)渡金屬鹽溶液的共沉淀反應(yīng)得到的，其中鐵氧化物和鈦氧化物的摩爾比為0.8-1.2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨選擇性還原氮氧化物催化劑，其特征在于鐵氧化物的前軀體是硝酸鐵、硫酸鐵中的至少一種，鈦氧化物的前軀體是四氯化鈦、硫酸鈦中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨選擇性還原氮氧化物催化劑，其特征在于催化劑制備過(guò)程中采用的沉淀劑是氨水或氫氧化鉀中的一種，滴定終點(diǎn)的pH為10。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨選擇性還原氮氧化物催化劑，其特征在于催化劑制備過(guò)程中抽濾和洗滌后的濾餅于100°C烘干過(guò)夜，經(jīng)馬弗爐于400-700°C空氣中焙燒4-8h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨選擇性還原氮氧化物催化劑，其特征在于制成的催化劑成品其比表面積在200-300m2/g之間。全文摘要本發(fā)明涉及氨選擇性還原氮氧化物的催化劑，主要解決目前常用的NH₃-SCR催化劑體系對(duì)環(huán)境和人體的毒害性以及文獻(xiàn)中催化劑體系抗SO₂中毒能力差和不能適應(yīng)高空速條件等問(wèn)題。本發(fā)明采用價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)害的原料，通過(guò)簡(jiǎn)單易行的共沉淀法制備出了具有高活性、選擇性、穩(wěn)定性和抗SO₂中毒性能的鐵鈦混合氧化物催化劑，較好地解決了目前存在的技術(shù)問(wèn)題。若將該催化劑制漿后負(fù)載在蜂窩陶瓷上，則有望實(shí)際應(yīng)用于燃煤電廠的煙氣脫硝。文檔編號(hào)B01J21/06GK101380578SQ20071012142公開日2009年3月11日申請(qǐng)日期2007年9月6日優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日發(fā)明者劉福東,張長(zhǎng)斌,泓賀申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心