一種脫硝催化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煙氣催化凈化領域，涉及一種煙氣脫硝催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]氮氧化物(NOx)是重要的大氣污染物，能夠造成酸雨和光化學煙霧，破壞生態環境，嚴重危害人類的身體健康。如何有效減少NOjJc有重大意義。
[0003]以NH3為還原劑的選擇性催化還原(SCR)脫除NO x的技術已經工業化。目前普遍使用的商用催化劑為釩系催化劑(如V205/Ti02^P V 205-W03/Ti02#),該催化劑的工作溫度為300-400 0C，在溫度低于300 0C時，催化活性較低。V2O5具有較強的氧化性，容易將鍋爐煙氣中的SO2氧化成SO 3,而SO3在較低溫度下易與NH 3反應生成銨鹽堵塞催化劑孔道，影響催化劑催化還原反應；生成的硫酸銨鹽容易沉積于脫硝塔的尾部煙道，造成腐蝕。V2O5還具有一定的生物毒性，在催化劑制造過程中對人類的身體健康和生態環境造成危害。因此，需要開發一種具有較寬溫度窗口、低溫活性良好、無毒害的脫硝催化劑。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有催化劑在低溫區間脫硝效率低，反應溫度區間窄等缺點，提供一種反應溫度窗口寬、具有優良嘰脫除率的脫硝催化劑及其制備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是:本發明脫硝催化劑的組分包括CeO2、Fe2O3、La2O3和 T1 2，所述組分的摩爾比為 -CeO2: Fe 203: La 203: T1 2=10 ?15:
3: 5 ?10: 100。
[0006]本發明脫硝催化劑的制備方法包括以下步驟:
(O稱取摩爾份數為10?15份的Ce(N03)3.6H20、3份的Fe (NO3) 3.9Η20和5?10份的La (NO3) 3.6Η20溶于蒸餾水中，得到第一溶液；
(2)稱取摩爾份數為100份的鈦酸四丁酯和200?450份的無水乙醇進行混合，得到第二溶液；
(3)將所述第一溶液緩慢加入到所述第二溶液中進行攪拌而得到膠體；
(4)將所述膠體烘干、焙燒得到所述脫硝催化劑。
[0007]進一步地，本發明所述第二溶液中還含有冰乙酸。
[0008]進一步地，本發明在所述步驟(3)中，所述烘干的溫度為105?115 °C，烘干時間為10?14 ho
[0009]進一步地，本發明在所述步驟(3)中，所述焙燒的溫度為450?600 °0下，焙燒時間為5?7ho
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明所得CeO2-Fe2O3-La2OZr1J^硝催化劑以打02為載體，Ce02、Fe203和La2O3為活性成分。CeO 2具有獨特的儲氧性能、優良的氧化還原性和很好的低溫性能，可以增強催化劑的低溫性能，是三效催化劑的重要組分之一，能夠有效抑制載體T12相變；Fe2O3作為助劑或活性成分應用于催化反應中，可以提高催化劑的活性并有較好的抗SO2性能；La 203的加入可使催化劑獲得更好的催化低溫活性和穩定性。將本發明所得脫硝催化劑在固定床模擬煙氣條件下進行脫硝測試，結果表明:當NO濃度為500 ppm、氨氮比為1、100000 IT1高空速比時，在250~300 °C溫度區間內，脫硝效率可達80%以上；在300~400 0C，脫硝效率達到100%，可見，本發明催化劑的反應溫度窗口寬、在低溫區間具有優良的NOJ^除率。本發明所得脫銷催化劑的表征結果顯示，采用本發明方法制備的脫硝催化劑具有較大的比表面積、活性成分分散度好、儲氧能力強等優點。
【附圖說明】
[0011]圖1是實施例1制備得到的催化劑的掃描電鏡圖；
圖2是實施例2制備得到的催化劑的掃描電鏡圖；
圖3是實施例3制備得到的催化劑的掃描電鏡圖；
圖4是實施例4制備得到的催化劑的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0012]下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0013]實施例1:
本實施例制備脫硝催化劑的步驟如下:
步驟 1:稱取 0.0lmol 的 Ce (NO3) 3.6Η20、0.003mol 的 Fe (NO3) 3.9Η20、0.005mol 的La(N03)3*6H20分步溶于10 ml的蒸飽水中，置于磁力攪拌器上攪拌加速溶解；
步驟2:量取0.1mol鈦酸四丁醋和0.2mol無水乙醇于燒杯中混合；
步驟3:將步驟I制得的溶液緩慢加入步驟2制得的溶液中，于磁力攪拌器上攪拌成膠體；
步驟4:將膠體置于105 °C鼓風干燥箱內烘干10h，烘干后的樣品在程控式馬弗爐450°C下焙燒5 h;取出研磨成40~60目粉末，制得粉末狀Ce02-Fe203-La203/Ti0_化劑。該催化劑的各組分的摩爾比為:Ce02: Fe2O3: La2O3: T12=1:3:5: 100。
[0014]將本實施例制得的催化劑在固定床反應器中進行模擬煙氣脫硝測試，結果表明:當NO濃度為500 ppm, NH3/N0=1、O2含量為5%、100000 h <高空速比時，在250~300 °C溫度區間內，本實施例所獲得的催化劑的脫硝效率可達80%以上；在300-400 °C時，其脫硝效率達到100%。可見，本實施例制得的催化劑的反應溫度窗口寬、在低溫區間具有優良的呢脫除率。
[0015]催化劑的BET表征結果顯示:本實施例所制備得到的催化劑具有較大的比表面積，可達66.302 m2/g;其掃描電鏡圖片如圖1所示，圖1表明:該催化劑的活性成分的分散度好；XPS分析顯示其晶格氧Op的占比較高，O β/( 0α+0β+0γ)為0.43，表明該催化劑的儲氧能力較強。
[0016]實施例2:
本實施例制備脫硝催化劑的步驟如下:
步驟 1:稱取 0.015mol 的 Ce (NO3) 3.6Η20、0.003mol 的 Fe (NO3) 3.9Η20、0.0lmol 的La(N03)3*6H20分步溶于10 ml的蒸飽水中，置于磁力攪拌器上攪拌加速溶解；
步驟2:量取0.1mol鈦酸四丁醋、0.0Olmol冰乙酸和0.45mol無水乙醇于燒杯中混合；步驟3:將步驟I制得的溶液緩慢加入步驟2制得的溶液中，于磁力攪拌器上攪拌成膠體；
步驟4:將膠體置于115 °C鼓風干燥箱內烘干14 h，烘干后的樣品在程控式馬弗爐600°C下焙燒7h ;取出研磨成40~60目粉末，得到粉末狀Ce02-Fe203-La203/Ti02催化劑。該催化劑的各組分的摩爾比為:CeO2: Fe2O3: La