一种新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂及其制备和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于环保中氮氧化物选择性还原催化剂制备技术领域，涉及固定源烟气和稀燃汽车尾气中氮氧化物的净化，具体涉及一种新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂及其制备和应用。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)作为引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等一系列生态环境问题的重要前驱体，严重威胁着人体健康和生态平衡。当前，消除固定源和移动源尾气产生的氮氧化物已成为环保领域的研宄热点。其中氨气选择性催化还原(SCR)氮氧化物以其高效、成熟的优点成为主流的脱硝技术。当前已工业化的SCR催化剂是以T12作为载体，以V 205为主要的活性组份，胃03或MoO3为助剂制备而成。然而，该类催化剂活性窗口较窄、起活温度高且活性组分V2O5高温下易液化，毒性较大。因此，开发新型脱硝催化剂很有必要。
[0003]铁基氧化物具有良好的脱硝催化性能和抗硫抗水能力，因此受到研宄人员的广泛关注。但纯Fe2O3的SCR活性不高，需要掺杂一定量其它原子形成复合氧化物，通过它们之间的协同效应提高其催化活性。目前，常见的铁基复合氧化物有Fe-Mn、Fe-Ce、Fe-T1、Fe-Zr、等。它作为环境友好型非钒基SCR催化剂的一种，已成为学术界和产业界的一个研宄热点。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂及其制备和应用，用于固定源的脱硝，该催化剂具有高活性、高选择性、无毒性和抗水抗硫性等优点，能很好的消除N0X。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂，以Fe2O3和WO 3为活性组分，催化剂的化学式为FexWy,其中x/y = I?10。
[0007]该新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤:
[0008](I)按照Fe/W摩尔比I?10的比例称取铁盐和钨盐混合，溶于30mL去离子水，用磁子进行搅拌，充分溶解得到水溶液；
[0009](2)将步骤⑴中制得的水溶液在室温下搅拌30?60min ；
[0010](3)在磁子的搅拌下，向步骤(2)中混合所得的溶液中逐滴加入铵溶液，直至沉淀完毕，pH到达8 ;
[0011](4)将步骤(3)制得的物质进行抽滤，然后在100°C的烘箱内干燥3?4h，得到半成品；
[0012](5)将步骤(4)中得到的半成品放入马弗炉内，以ZOmirr1的速率升温至400?600°C，然后保温焙烧3?6h，最后炉内自然冷却，制得新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂。
[0013]所述的铁盐可以为硫酸铁、硝酸铁、三氯化铁或硫酸铁铵，钨盐可以为偏钨酸铵，钨盐在搅拌时加入，目的是加快钨盐的溶解，保证铁盐和钨盐混合均匀。
[0014]所述铵溶液可以为氨水、碳酸氢铵或碳酸铵。
[0015]所述Fe/W的摩尔比优选为1:1、3:1、5:1或10:1。
[0016]本发明新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂可应用于净化固定源烟气中的NOx，具体包括以下步骤:
[0017](I)新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂装入微型固定床反应器中，反应温度控制在150?450°C之间；
[0018](2)氨气作为还原剂，控制气体的流量为200mL/min，并控制空速为BOOOOmT,.g 1.h 1O
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0020]本发明与钒基催化剂相比，具有高活性高、选择性、无毒性和抗水抗硫性等优点，通过铁和钨的协同效应很好的提高了催化剂的催化活性和抗水抗硫性。本发明的铁钨复合氧化物在200-450°C温度区间内的脱除率达90%以上。
【附图说明】
[0021]图1为制备的铁钨复合氧化物催化剂上NOx的转化率与反应温度的关系图。
[0022]图2为制备的铁钨复合氧化物催化剂的队选择性与反应温度的关系图。
[0023]图3为实施例2制备的Fe5W1催化剂在350°C条件下，通入200ppm 二氧化硫和5%水蒸气后NOx的转化率与时间的关系图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0025]实施例1 Fe1W1样品的制备
[0026](I)称取 6.191 Ig Fe (NO3) 3.9H20 和 2.0659g (NH4) 6ff7024.6H20 混合，溶于 30mL 去离子水溶液，用磁子进行搅拌，充分溶解；
[0027](2)将步骤(I)中制得的水溶液在室温下搅拌30min ；
[0028](3)在磁子的搅拌下，向步骤(2)中混合所得的溶液中逐滴加入氨水溶液，直至沉淀完毕(pH到达8)；
[0029](4)将步骤(3)制得的物质进行抽滤，然后在100°C的烘箱内干燥3?4h，得到半成品；
[0030](5)将步骤(4)中得到的半成品放入马弗炉内，以2OmirT1的速率升温至500°C，再在500°C下保温3h，最后炉内自然冷却，制得新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂。
[0031]该催化剂在500ppm NO，500ppm NH3, 3% O2,剩余气体为N2的反应条件下，催化剂的用量为0.2g，反应空速为60000ml.g—1.h'采样温度点分别为:150、200、250、300、350、400和450°C，催化剂上NOx的转化率见图1，N2选择性见图2。可以看出350-400度活性在80%以上，N2选择性大于95%。
[0032]实施例2 Fe具样品的制备
[0033](I)称取 10.2291g Fe (NO3) 3.9H20 和 1.1377g (NH4) 6ff7024.6H20 混合，溶于 30mL去离子水溶液，用磁子进行搅拌，充分溶解；
[0034](2)将步骤⑴中制得的水溶液在室温下搅拌30min ；
[0035](3)在磁子的搅拌下，向步骤(2)中混合所得的溶液中逐滴加入氨水溶液，直至沉淀完毕(pH到达8)；
[0036](4)将步骤(3)制得的物质进行抽滤，然后在100°C的烘箱内干燥3?4h，得到半成品；
[0037](5)将步骤(4)中得到的半成品放入马弗炉内，以ZOmirT1的速率升温至500°C，再在500°C下保温3h，最后炉内自然冷却，制得新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂。
[0038]该催化剂在500ppm NO，500ppm NH3, 3% O2,剩余气体为N2的反应条件下，催化剂的用量为0.2g，反应空速为60000ml.g—1.h'采样温度点分别为:150、200、250、300、350、400和450°C，催化剂上NOx的转化率见图1，N2选择性见图2。可以看出300-450度范围内脱硝活性在80%以上，N2选择性大于95%。
[0039]实施例3 Fe5W1样品的制备
[0040](I)称取 11.7637g Fe (NO3) 3.9Η20 和 0.7850g (NH4)具024.6Η20 混合，溶于 30mL 去离子水溶液，用磁子进行搅拌，充分溶解；
[0041](2)将步骤(I)中制得的水溶液在室温下搅拌30min ；
[0042](3)在磁子的搅拌下，向步骤(2)中混合所得的溶液中逐滴加入氨水溶液，直至沉淀完毕(pH到达8)；
[0043](4)将步骤(3)制得的物质进行抽滤，然后在100°C的烘箱内干燥3?4h，得到半成品；
[0044](5)将步骤(4)中得到的半成品放入马弗炉内，以2OmirT1的速率升温至500°C，再在500°C下保温3h，最后炉内自然冷却，制得新型铁钨复合氧化物脱硝催化剂。
[0045]该催化剂在500ppm NO，500ppm NH3, 3% O2,剩余气体为N2的反应条件下，催化剂的用量为0.