一种用于脱硝的酸改性CeO₂基SCR催化剂及其制备方法

专利名称：一种用于脱硝的酸改性CeO₂基SCR催化剂及其制备方法
—种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂及其制备方法技术领域
本发明属于氮氧化物(NOx)后处理净化领域，特别涉及一种用于脱硝的酸改性 CeO2基SCR催化剂及其制备方法。
背景技术：
氮氧化合物(NOx)通常包括Ν0、Ν02等，主要来自于机动车车辆废气、火力发电站烟 道气、船舶废气和其他工业的矿物燃料的高温燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程。 目前，国内外主要采用后处理脱硝的方式进行柴油车尾气和火电厂锅炉、钢铁厂和水泥厂 窑炉烟道中NOx的NH3选择性催化还原。SCR催化剂的性能要求是脱硝效率高、选择性高，抗 水热、碱和SO2的中毒能力强。目前，工业化广泛应用的册13选择性催化还原NOx (NH3-SCR)催 化剂主要是冊3或此03掺杂的V205/Ti02体系。但是，该催化剂体系尚存在一些问题，比如: 含有毒物质V，在使用过程中若发生脱落，进入到环境中具有很大的生物毒性；操作温度窗 口较窄，高温时大量生成温室气体N2O ;易将烟气中的SO2催化转化为S03。因此无V的SCR 催化剂的开发越来越引起了人们的重视。
国内含Ce的SCR催化剂的相关专利主要如下:
(I)申请号为200810238495.6的专利，主要涉及以CeO2和Nb2O5为改性组分的 V205-W03/Ti02催化剂的脱硝性能；
(2)申请号为201180006324.0的专利，主要涉及以CeO2-ZrO2复合氧化物为主体， 掺杂活性阳离子Cu，Fe, Nb, Ta，W及其混合物而制备的催化剂。
(3)申请号为200910067488.9的专利，主要涉及以在TiO2上负载铈的焦磷酸盐为 活性组分制备的催化剂。
(4)申请号为 200710056741.1、200910219520.0、201010606894.0、 201010272038.6,201110204380.7等的专利，主要涉及以活性炭、TiO2为载体，MnO2为活性 组分，CeO2为改性组分的低温SCR催化剂。
(5)申请号为 201110158422.8、201110158203.Χ、201110158201.0、 201010142137.2,200810209729.4、201110158202.5 等的专利，主要涉及以 TiO2 基氧化物作 为载体，WO3或MoO3为催化助剂，V2O5为活性组分，CeO2为改性剂的V2O5-WO3 (MoO3)/TiO2催 化剂。
本专利与上述专利(I)的材料体系和制备方法都不同，特别是专利(I)中的Nb2O5 和CeO2都为改性组分，而本专利中CeO2是主要活性组分，Nb2O5和P2O5为改性组分，不涉及 传统的V205-W03/Ti02催化剂；本专利与上述专利(2)的显著区别是，专利(2)主要采用共沉 淀方法，将Nb等改性物质掺杂进入CeO2-ZrO2复合氧化物中作为催化剂，与本专利采用浸 溃法负载改性涂层的催化剂制备方法存在明显区别，同时本专利的活性组分为CeO2 ;本专 利与上述专利(3)的显著区别是，本专利P2O5仅作为改性涂层，活性组分为CeO2,与P2O5不 形成化合物，而专利(3)中磷酸与Ce反应生成Ce4(PO7)3作为活性组分；本专利与上述专利(4)的显著区别是，本专利以CeO2为活性组分，Nb2O5和P2O5为改性组分，而专利(4)以MnO2为活性组分，CeO2为改性组分；本专利与上述专利(5)的显著区别是本专利以CeO2为活性组分，而专利(5)中的CeO2作为催化剂助剂，其活性组分为V205。

发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂及其制备方法。一种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂，该催化剂具有三层结构，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，所述载体上负载有活性涂层，所述活性涂层上负载有改性涂层，所述活性涂层为CeO2或Ce02-Zr02、CeO2-TiO2, CeO2-Al2O3^ CeO2-SiO2复合氧化物活性组分，所述改性涂层为P2O5和Nb2O5氧化物的一种或两种；所述催化剂的通式为P2O5-Nb2O5-(CeC)2 或 CeO2-MOa)-ReOb,其中 M 为 Zr、T1、Al 或Si，MOa与CeO2的摩尔比范围为(1:3) (3:1)，a为1.5或2 ;Re为Al、Si和Zr中的一种或多种，ReOb占整个催化剂的质量分数不大于3%，b可为1.5或2 ;所述催化剂中改性涂层和活性涂层的总质量分数为99Γ23%，其余为堇青石蜂窝陶瓷载体；所述改性涂层和活性涂层的总质量中，P2O5的质量分数不大于30%、Nb2O5的质量分数不大于20%，其余为活性涂层成分。一种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂的制备方法，其具体步骤如下:(I)按照改性涂层和活性涂层的总质量与堇青石蜂窝陶瓷载体的质量百分比计算出所需要的CeO2的量，其中改性涂层和活性涂层的总质量分数为99Γ23%，其余为堇青石蜂窝陶瓷载体；所述改性涂层和活性涂层的总质量中，P2O5的质量分数不大于30%、Nb2O5的质量分数不大于20%，其余为活性涂层成分；再根据所选的不同的Ce的可溶性盐计算出所需盐的量，之后，将Ce的可溶性盐，粘结剂和水按质量比(1(Γ50) :(5 20):(3(Γ85)混合，在搅拌条件下配置前驱体浆料A ;若活性涂层成分为Ce的复合氧化物，则不仅要计算出所需要Ce盐的量，还需要计算出其它前驱体的量，前驱体经过处理后与Ce盐、粘结剂和水混合；(2)将堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，并置于浆料A中浸泡，取出后吹掉孔道内残留液体，干燥，重复此步骤3 5次，直到前驱体溶液用毕，得到载体B ;(3)将载体B置于马弗炉中焙烧，得到负载活性涂层的载体B，并用称重法计算CeO2的负载量；(4)根据步骤(3)得出的CeO2的负载量计算所需改性涂层的量；根据计算结果取Nb的可溶性盐溶液C和P的前驱体溶液D，溶液的浓度根据测试载体B的吸水率计算所得，其中金属Nb的量按金属氧化物Nb2O5计算，P的量按氧化物P2O5计算；涂覆过程可分为以下三种情况:a.采用过量浸溃法将溶液C首先负载到载体B上，将负载改性涂层后的载体B微波干燥，再焙烧；之后再将溶液D以等体积浸溃方法负载到所得的载体B上，最终得到用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂。b.采用等体积浸溃法将溶液D首先负载到载体B上，将负载改性涂层后的载体B微波干燥，再焙烧；之后再将溶液C以过量浸溃方法负载到所得的载体B上，最终得到用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂。
c.采用过量浸溃法将C和D的混合溶液E负载到载体B上，将负载改性涂层后的载体B微波干燥，再焙烧，得到用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂。步骤(I)中，搅拌的速度为300 r/min 500 r/min。步骤(2)中，所述载体在料浆A中浸泡5 min 60 min后取出，浸泡温度可选择在 40 °C 80 °C。步骤(2)中，所述干燥在80 V 200 °C温度下进行，干燥时间为I h 12 h。所述焙烧在400 °C 800 °C下进行，焙烧时间为I h 5 h。步骤(4)中，所述微波干燥在110 V 200 °C温度下进行，干燥时间为I h 5h0步骤(4)中，所述焙烧在400 V 800 °C温度下进行，焙烧时间为3 h 8 h。步骤(I)中，所述Ce 的可溶性盐为 Ce (SO4)2, Ce2 (SO4) 3.8H20、(NH4) 2Ce (NO3) 6、(NH4)4Ce (SO4)4'CeCl3'CeCl3.7H20 和 Ce (NO3) 3.6H20 中的一种或多种。步骤(I)中，所述粘结剂为锆的可溶性盐、铝的可溶性盐、水合二氧化锆、水合三氧化二铝和水合二氧化硅中的一种或多种。步骤(I)中，所述的其它前驱体为ZrO(NO3)2.5Η20、ΖΚ:14、、C16H3604T1、TiCl4、AlCl3、AlCl3.6H20、Al (NO3)3.9H20、Al2 (SO4) 3、Al2(SO4)3.18H20、C8H20O4Si 和 C16H36O4Si 中的一种或多种。步骤(4 )中，所述 Nb 的可溶性盐为(NH4) 3 [NbO (C2O4) ]、(NH4) 3 [NbO (C2O4) 2]、(NH4) 3 [NbO (C2O4)3]和 C12H7NbO24 中的一种或多种。步骤(4)中，所述P的前驱体为H3P04、(NH4) 3P04、NH4H2PO4和NH4H2PO2中的一种或多种。本发明的有益效果为:(I)该催化剂制备工艺简单，易于工业化生产。优化后催化剂的工作温度窗口(脱硝效率超过80%)可以达到200 500 °C，相比于常用V205-W03/Ti(Ut化剂的240 °C 420V的活性温度窗口，具有较大的优势。(2)该催化剂具有不含V2O5、无毒的明显优势，N2生成选择性优异，不产生二次污染的N2O,在工作温度窗口区间的N2选择性接近100%。(3)该催化剂具有优良的热稳定性，在760 °C下老化20小时后脱硝工作温度窗口仍能够达到200 V 500 °C，适用于柴油车行驶19.2万公里的要求。(4)该催化剂低温活性优异，200 °C时的NOx转化率超过80%，因此，该催化剂可以满足柴油车尾气净化的冷启动需求，也可以适应以垃圾焚烧厂废气净化为代表的固定源低温氮氧化物催化剂净化装置。
具体实施例方式本发明提供了一种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂及其制备方法，下面结合具体实施方式
对本发明做进一步说明。实施例1-4:取一定量的Ce(NO3)3.6H20、乙酸锆和水按质量比40:10:50在500 r/min的搅拌速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复 以上步骤3次后，将载体在550 °C焙烧3 h，得到活性组分为CeO2活性涂层的载体B，CeO2 的负载量为100 g/L，占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率为25 wt%。根据计算所得的吸水率配置所需的草酸铌(C12H7NbO24)盐溶液C，并以此溶液采用过量 浸溃法在载体B表面负载Nb2O5改性涂层的载体，将负载Nb2O5改性涂层的载体在110 1:温 度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在500 °C温度下焙烧3 h。之后将(H3PO4)溶液D采用等 体积浸溃法在冷却后的催化剂上负载P2O5改性涂层，在110 °C温度下干燥3h后，置于马弗 炉中，在550 °C温度下焙烧3 h。制备出SCR催化剂，其中该催化剂中P2O5改性涂层、Nb2O5 改性涂层和CeO2活性涂层的质量百分比为2:15:83，将此SCR催化剂标记为A_P2/Nbl5/ Ce-f。其他条件不变，改变P205、Nb2O5和CeO2的质量比分别为5:15:80、10:15:75和20: 15:65，分别制得实施例 2-4，依次记为 B-P5/Nbl5/Ce-f、C-P10/Nbl5/Ce-f 和 D_P20/Nbl5/ Ce-f。
实施例5:
取一定量的Ce(NO3)3.6H20、乙酸锆和水按质量比40:10:50在500 r/min的搅拌 速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体 吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复 以上步骤3次后，将载体在550 °C温度下焙烧3 h，得到活性组分为CeO2活性涂层的载体 B7CeO2的负载量为100 g/L,占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率 为25 wt%。根据计算所得的吸水率配置所需的草酸铌(C12H7NbO24)盐溶液C，并以此溶液采 用过量浸溃法在载体B表面负载Nb2O5改性涂层的载体，在110 °C温度下干燥3 h后，置于 马弗炉中，在500 °C温度下焙烧3 h。制备出SCR催化剂，其中该催化剂中Nb2O5改性涂层 和CeO2活性涂层的质量百分比为15:85，将此SCR催化剂标记为E-Nbl5/Ce-f。
实施例6:
取一定量的Ce(NO3)3.6H20、乙酸锆和水按质量比40:10:50在500 r/min的搅拌 速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体 吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复 以上步骤3次后，将载体在550 °C温度下焙烧3 h，得到活性组分为CeO2活性涂层的载体 B7CeO2的负载量为100 g/L,占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率 为25 wt%。根据计算所得的吸水率配置所需的(H3PO4)溶液D，并以此溶液采用等体积浸溃 法在冷却后的催化剂上负载P2O5改性涂层，在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在 550 °C温度下焙烧3 h，制备出SCR催化剂。其中该催化剂中P2O5改性涂层和CeO2活性涂 层的质量百分比为5:95，将此SCR催化剂标记为F-P5/Ce-f。
实施例7:
取一定量的Ce(NO3)3.6H20、乙酸锆和水按质量比40:10:50在500 r/min的搅拌 速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体 吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复 以上步骤3次后，将载体在550 °C温度下焙烧3 h，得到活性组分为CeO2活性涂层的载体 B7CeO2的负载量为100 g/L,占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率 为25 wt%。根据计算所得的吸水率配置所需的(H3PO4)溶液D，并以此溶液采用等体积浸溃法在载体B表面负载P2O5改性涂层的载体，在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在500 °C温度下焙烧3 h。之后将草酸铌(C12H7NbO24)盐溶液C过量浸溃法在冷却后的催化剂上负载Nb2O5改性涂层，在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在550 °C温度下焙烧3 h。制备出SCR催化剂，其中该催化剂中P2O5改性涂层、Nb2O5改性涂层和CeO2活性涂层的质量百分比为5:15:80，将此SCR催化剂标记为G-Nbl5/P5/Ce-f。实施例8:取一定量的Ce(NO3)3.6H20、乙酸锆和水按质量比40:10:50在500 r/min的搅拌速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复以上步骤3次后，将载体在550 °C温度下焙烧3 h，得到活性组分为CeO2活性涂层的载体B7CeO2的负载量为100 g/L，占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率为25 wt%。根据计算所得的吸水率配置所需的(C12H7NbO24)盐和(H3PO4)的混合溶液E，并以此溶液采用过量浸溃法在载体B表面同时负载P2O5和Nb2O5改性涂层的载体，在110 °〇温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在500 °C温度下焙烧3 h，制备出SCR催化剂，其中该催化剂中P2O5改性涂层、Nb2O5改性涂层和CeO2活性涂层的质量百分比为5:15:80，将此SCR催化剂标记为H-P5-Nbl5-Ce-f。实施例9:取一定量的Ce (NO3) 3.6H20和ZrO (NO3) 2.5H20混合物，其中Ce与Zr的摩尔比为
3:1。将该混合物与乙酸锆和水按质量 比40:10:50在500 r/min的搅拌速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复以上步骤3次后，将载体在550 °C温度下焙烧3 h，得到活性组分为CeO2-ZrO2活性涂层的载体B，CeO2-ZrO2的负载量为100 g/L,占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率为25 wt%0根据计算所得的吸水率配置所需的草酸铌(C12H7NbO24)盐溶液C，并以此溶液采用过量浸溃法在载体B表面负载Nb2O5改性涂层的载体，将负载Nb2O5改性涂层的载体在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在500 °C温度下焙烧3 ho之后将(H3PO4)溶液D采用等体积浸溃法在冷却后的催化剂上负载P2O5改性涂层，在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在550 °C温度下焙烧3 h。制备出SCR催化剂，其中该催化剂中P2O5改性涂层、Nb2O5改性涂层和CeO2-ZrO2活性涂层的质量百分比为5:15:80，将此SCR催化剂标记为I_P5/Nbl5/CeZr-fo实施例10:取一定量的Ce (NO3) 3.6H20和TiOSO4混合物，其中Ce与Ti的摩尔比为3:1。将该混合物与乙酸锆和水按质量比40:10:50在500 r/min的搅拌速度下混合，配制浆料A。将200目堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中30 min，用高压气体吹出孔道中多余溶液以保证蜂窝的孔道贯通，之后将载体在110 °C温度下干燥2 h;重复以上步骤3次后，将载体在550 °C温度下焙烧3 h，得到活性组分为CeO2-TiO2活性涂层的载体B，CeO2的负载量为100g/L,占CeO2和堇青石载体总质量为10%，并测得此时载体的吸水率为25 wt%。根据计算所得的吸水率配置所需的草酸铌(C12H7NbO24)盐溶液C，并以此溶液采用过量浸溃法在载体B表面负载Nb2O5改性涂层的载体，将负载Nb2O5改性涂层的载体在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在500 °C温度下焙烧3 h。之后将(H3PO4)溶液D采用等体积浸溃法在冷却后的催化剂上负载P2O5改性涂层，在110 °C温度下干燥3 h后，置于马弗炉中，在550 °C温度下焙烧3 h。制备出SCR催化剂，其中该催化剂中P2O5改性涂层、Nb2O5改性涂层和 CeO2-TiO2活性涂层的质量百分比为5:15:80，将此SCR催化剂标记为J-P5/Nbl5/CeTi_f。
实施例11-14:
水热老化测试，制备条件和制备程序同例I。将制备得到的P2/Nbl5/Ce_f催化剂 (实施例1)在760 °C温度下，通入空气和水蒸气的混合气体处理20小时，得到水热老化后的催化剂K-P2/Nbl5/Ce-a(实施例11)，混合气体中水蒸气的体积分数为10%。其他条件不变，将实施例2-4经过相同的处理，制得实施例12-14，依次记为L-P5/Nbl5/Ce-a，M-PlO/ Nbl5/Ce-a和 N-P20/Nbl5/Ce_a。
分别以A-P2/Nbl5/Ce_f催化剂(实施例1)、B-P5/Nbl5/Ce-f催化剂(实施例2)、 C-P10/Nbl5/Ce-f 催化剂(实施例 3)、D-P20/Nbl5/Ce_f 催化剂(实施例 4)、E-Nbl5/Ce-f 催化剂(实施例5)、F-P5/Ce-f催化剂(实施例6)、G-Nbl5/P5/Ce-f催化剂(实施例7)、 H-P5-Nbl5-Ce-f 催化剂(实施例 8)、I_P5/Nbl5/CeZr-f 催化剂(实施例 9)、J-P5/Nbl5/ CeT1-f催化剂(实施例10)、K-P2/Nbl5/Ce-a催化剂(实施例11)、L-P5/Nbl5/Ce_a催化剂 (实施例12)、M-P10/Nbl5/Ce-a催化剂(实施例13)、N-P20/Nbl5/Ce_a催化剂(实施例14) 在模拟柴油车尾气和火电厂、水泥厂烟气的烟道气氛中进行催化剂的选择性催化还原性能实验。具体测试程序为:分别将催化剂切割成尺寸为10 mmXIO mmX50 mm(沿孔道方向长度为50 mm)的测试样，沿平行孔道方向以石英棉包裹测试样，并将其置于石英反应管中，通入柴油车尾气的模拟配气，该模拟配气成分中含有NH3 (500 ppm)、NO (500 ppm)、CO2 (体积分数为10%)、H2O (体积分数为10%)、O2 (体积分数为5%)，其余组分为N2，空速为30000 h'在100 0C >200 0C >300 °C >400 °C >500 °〇五个温度下测试，以Nicolet380红外气体分析仪在线检测模拟配气经过催化剂后NOx (含NO2和NO，χ=Γ2)和NH3的浓度。
催化剂的NOx 转化率定义为:Ν0Χ 转化率=(500-[Ν0]_-[NO2Lut)/500 X 100%。
催化剂性能评价试验结果表明:所研制的催化剂对NOx有优良的去除效果，催化剂具有高的水热稳定性。
表I不同催化剂的活性评价结果数据表
权利要求
1.一种用于脱硝的酸改性&02基50 催化剂，其特征在于:该催化剂具有三层结构，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，所述载体上负载有活性涂层，所述活性涂层上负载有改性涂层，所述活性涂层为CeO2或Ce02-Zr02、CeO2-TiO2, CeO2-Al2O3^ CeO2-SiO2复合氧化物活性组分，所述改性涂层为P2O5和Nb2O5氧化物的一种或两种；所述催化剂的通式为 P2O5-Nb2O5-(CeC)2 或 CeO2-MOa) -ReOb,其中 M 为 Zr、T1、Al 或 Si，MOa 与CeO2的摩尔比范围为(1:3) (3:l)，a为1.5或2 ;Re为Al、Si和Zr中的一种或多种， ReOb占整个催化剂的质量分数不大于3%，b可为1.5或2 ;所述催化剂中改性涂层和活性涂层的总质量分数为99Γ23%，其余为堇青石蜂窝陶瓷载体；所述改性涂层和活性涂层的总质量中，P2O5的质量分数不大于30%、Nb2O5的质量分数不大于20%，其余为活性涂层成分。
2.一种用于脱硝的酸改性&02基30 催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下:(1)按照改性涂层和活性涂层的总质量与堇青石蜂窝陶瓷载体的质量百分比计算出所需要的CeO2的量，其中改性涂层和活性涂层的总质量分数为99Γ23%，其余为堇青石蜂窝陶瓷载体；所述改性涂层和活性涂层的总质量中，P2O5的质量分数不大于30%、Nb2O5的质量分数不大于20%，其余为活性涂层成分；再根据所选的不同的Ce的可溶性盐计算出所需盐的量，之后，将Ce的可溶性盐，粘结剂和水按质量比(1(Γ50):(5 20):(3(Γ85)混合，在搅拌条件下配置前驱体浆料A ;若活性涂层成分为Ce的复合氧化物，则不仅要计算出所需要Ce盐的量，还需要计算出其它前驱体的量，前驱体经过处理后与Ce盐、粘结剂和水混合；(2)将堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，并置于浆料A中浸泡，取出后吹掉孔道内残留液体，干燥，重复此步骤3 5次，直到前驱体溶液用毕，得到载体B ； (3)将载体B置于马弗炉中焙烧，得到负载活性涂层的载体B，并用称重法计算CeO2的负载量；(4)根据步骤(3)得出的CeO2的负载量计算所需改性涂层的量；根据计算结果取Nb的可溶性盐溶液C和P的前驱体溶液D，溶液的浓度根据测试载体B的吸水率计算所得，其中金属Nb的量按金属氧化物Nb2O5计算，P的量按氧化物P2O5计算；涂覆过程可分为以下三种情况:a.采用过量浸溃法将溶液C首先负载到载体B上，将负载改性涂层后的载体B微波干燥，再焙烧；之后再将溶液D以等体积浸溃方法负载到所得的载体B上，最终得到用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂。b.采用等体积浸溃法将溶液D首先负载到载体B上，将负载改性涂层后的载体B微波干燥，再焙烧；之后再将溶液C以过量浸溃方法负载到所得的载体B上，最终得到用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂。c.采用过量浸溃法将C和D的混合溶液E负载到载体B上，将负载改性涂层后的载体 B微波干燥，再焙烧，得到用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(I)中，搅拌的速度为300r/min 500 r/min。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(2)中，所述载体在料浆A中浸泡5 min 60 min后取出，浸泡温度可选择在40 °C 80 °C ;所述干燥在80 °C 200 °C温度下进行，干燥时间为I h 12 h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(3)中，所述焙烧在400°C 800 V下进行，焙烧时间为I h 5 h。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(4)中，所述微波干燥在110V 200 °C温度下进行，干燥时间为I h 5 h;所述焙烧在400 °C 800 °C温度下进行，焙烧时间为3 h 8 ho
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(I)中，所述Ce的可溶性盐为 Ce(SO4)2' Ce2(SO4)3.8H20、(NH4)2Ce(NO3)6' (NH4)4Ce(SO4)4' CeCl3' CeCl3.7H20 和Ce (NO3) 3.6H20中的一种或多种；所述粘结剂为锆的可溶性盐、铝的可溶性盐、水合二氧化锆、水合三氧化二铝和水合二氧化硅中的一种或多种；所述的其它前驱体为ZrO (NO3) 2.5H20、ZrCl4, C16H36O4T1、TiCl4, A1C13、AlCl3.6H20、Al (NO3) 3.9H20、Al2 (SO4) 3、Al2(SO4)3.18H20、C8H20O4Si 和 C16H36O4Si 中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(4)中，所述Nb的可溶性盐为(NH4) 3 [NbO (C2O4) ]、(NH4) 3 [NbO (C2O4) 2]、(NH4) 3 [NbO (C2O4) 3]和 C12H7NbO24 中的一种或多种；所述P的前驱体为H3P04、(NH4) 3P04、NH4H2PO4和NH4H2PO2中的一种或多种。
全文摘要
本发明属于氮氧化物(NOx)后处理净化领域，特别涉及一种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂及其制备方法。该催化剂具有三层结构，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，载体上负载有活性涂层，活性涂层上负载有改性涂层。堇青石载体起到骨架担载作用；催化剂的活性涂层主要起到活化NOx和NH3的作用；改性涂层主要起到与活性组分协同的作用，能够提升催化剂的催化活性，避免催化剂高温应用时NH3在其表面的深度氧化，而且还可以提高催化剂的抗水热老化性能。催化剂制备工艺简单，易于工业化生产。优化后的催化剂的工作温度窗口(脱硝效率超过80%)可以达到200～500 ℃。该催化剂不含V2O5，无毒，N2生成选择性优异，能适应高空速反应条件，并且具有优良的热稳定性。
文档编号B01D53/85GK103203243SQ201310116460
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者翁端, 马子然, 吴晓东, 司知蠢 申请人:清华大学, 浙江清华长三角研究院