一种铈钨复合氧化物SCR脱硝催化剂及其制备方法与流程

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术：

氮氧化物是世界公认的一种主要环境污染物，大量的排放将引发一系列的环境危害，如雾霾、酸雨、温室效应及光化学烟雾等，同时而且还对人的身体健康造成很大威胁(肺水肿，组织缺氧)，目前，氮氧化物的排放主要集中在燃煤电厂和汽车尾气的排放，而随着现代工业的发展，氮氧化物的排放量逐年增加，与此同时，环境保护法规对燃煤电厂的氮氧化物排放量进行了严格的规定，因此必须采取有效的措施减少氮氧化物的排放。

选择性催化还原技术(selectivecatalyticreduction,scr)是最有效的脱除火电厂等燃煤固定源尾部排放的nox的技术，该技术原理是通过使用尿素和氨水作为还原剂将烟气氮氧化物降解为氮气和水的过程，具有脱硝效率高，技术成熟、可靠等优点。scr技术核心为催化剂，催化剂的选取决定了整个脱硝设备的性能和成本，现阶段工业应用最广泛的scr脱硝催化剂为v2o5-wo3(moo3)/tio2。该催化剂工作温度一般为300-400℃，因此需将脱硝装置布置在省煤器和除尘器之间，此时烟气中较高浓度的粉尘、重金属和so2会使催化剂产生不同程度的失活现象，大大缩短催化剂的使用寿命，如果将scr脱硝装置布置在除尘系统和脱硫系统之后，可解决催化剂严重失活的问题，但此时烟气温度已经降至200℃以下，若对烟气进行再加热，不仅需要消耗大量的能源，同时大大增加了脱硝成本。

由于具有良好的储氧和释氧能力及高的化学活性和热稳定性等优点，所以ceo2常被应用于脱硝催化剂的研究，而铈基催化剂研究存在的的问题是制备方法复杂、重复性差，制备成本高。制备方法对催化剂的性能具有重要的作用；前人研究表明：良好的孔隙结构和大的比表面积能够提升催化氧化反应的进行，从而增强催化剂催化脱硝性能。淀粉作为一种生物模板，具有来源广泛，成本低等优点，因此淀粉作为一种生物模板常用于构筑新型光催化剂等固体粉体，但将淀粉用于构筑催化脱硝催化剂的研究未见报道。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂及其制备方法。

本发明提供了一种铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：步骤1，依次将淀粉、硝酸铈/硝酸铈氨和偏钨酸铵/钨酸铵溶于去离子水中配成水溶液，将水溶液在室温下以200-600rpm的转速持续磁力搅拌0.5～10h进行溶解和浸渍，促使水溶液中离子混合均匀，得到混合溶液ⅰ；步骤2，向混合溶液ⅰ中滴加一定浓度的调平碱至ph值为2～10，得到混合溶液ⅱ；步骤3，将混合溶液ⅱ置于烘箱中在50～90℃的温度下烘烤1～24h去除水分，而后在150～700℃的温度下引燃1～30min并去除模板，接着将前驱体置于马弗炉中在300～600℃的温度下煅烧活化3～6h，冷却至室温后得到铈钨复合氧化物催化剂。

在本发明提供的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，淀粉为绿豆淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、藕淀粉、玉米淀粉中的一种或多种。

在本发明提供的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，混合溶液ⅰ中的淀粉量为25～250g/l，金属离子的摩尔浓度为0.5～4mol/l。

在本发明提供的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，调平碱为氨水、碳酸铵、碳酸氢氨的一种或多种。

在本发明提供的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，铈钨复合氧化物催化剂中铈元素和钨元素摩尔比为0.1～10:1。

本发明还提供了一种如上述的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法制备得到的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法，采用生物模板法结合自蔓延燃烧法制备铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂，其铈氧化物和钨氧化物为活性组分；另外，与常规方法相比，该方法制备过程简单，可重复性好，且采用活性元素铈、钨为无毒组分，不会对人体健康和生态环境造成伤害，制备得到的催化剂通过在固定床脱硝实验台中模拟烟气条件下进行脱硝性能测试知：在高空速比条件下具有优异的中低温脱硝活性，相比于其他方法制备的铈钨催化剂，低温活性更优异，脱硝反应温度窗口宽，有助于克服了传统商用催化剂反应温度高、窗口窄的弊病，可作为脱除燃煤固定源尾部烟气氮氧化物的催化剂。

附图说明

图1是本发明的实施例中催化剂活性测试台的示意图；

图2是本发明的实施例中催化剂的脱硝活性的曲线图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

图1是本发明的实施例中的催化剂活性测试台的示意图。

以下实施例制备得到的催化剂均采用如图1所示的催化剂活性测试台进行活性测试。

实施例一：

采用尿素共沉淀法制备铈钨复合氧化物催化剂，按金属离子的摩尔比计算，即ce:w＝4:2。

步骤1，依次将2.9240gce(no3)3·6h2o和0.8201g偏钨酸铵溶于200ml去离子水中，而后向里面加入5.7690g尿素，在室温下以200-600rpm的转速磁力搅拌进行溶解，得到混合液。

步骤2，将混合溶液倒入三口烧瓶中，并用水浴箱在90℃的温度下水浴12h后，进行静置沉淀，得到沉淀物。

步骤3，将所得的沉淀物过滤并用去离子水反复冲洗过滤，将洗涤好的沉淀前驱物置于烘干箱中在105℃的温度下干燥12h，而后置于马弗炉中在550℃的温度下煅烧活化5h，再冷却至室温得到铈钨复合氧化物催化剂a。

步骤4，对催化剂a进行压片、研磨、筛分成40～60目备用。

实施例二：

采用铈钨复合氧化物催化剂的新型制备方法，按金属离子的摩尔比计算，即ce:w＝4:2。

步骤1，依次将0.5g红薯淀粉、2.9240gce(no3)3·6h2o和0.8201g偏钨酸铵溶于去离子水中，将水溶液在室温下以200-600rpm的转速持续磁力搅拌6h进行溶解和浸渍，促使水溶液中离子混合均匀，得到混合溶液ⅰ。

步骤2，向混合溶液ⅰ中滴加5％氨水至ph值为7.0左右，得到混合溶液ⅱ。

步骤3，将混合溶液ⅱ置于烘箱中在70℃的温度下烘烤12h去除水分，而后在500℃的马弗炉中引燃3min并去除模板，接着置于马弗炉中在550℃的温度下煅烧活化5h，冷却至室温后得到铈钨复合氧化物催化剂b。

步骤4，对催化剂b进行压片、研磨、筛分成40～60目备用。

实施例三：

采用氨水共沉淀制备铈钨复合氧化物催化剂，按金属离子的摩尔比计算，即ce:w＝4:2。

步骤1，依次将2.9240gce(no3)3·6h2o和0.8201g偏钨酸铵依次溶于200ml去离子水中，得到混合溶液ⅰ。

步骤2，在混合溶液ⅰ中逐步加入2mol/l氨水至最终ph为9～11，得到沉淀前驱物。

步骤3，采用去离子水洗涤沉淀前驱物数次至中性，将洗涤后沉淀前驱物置于烘箱中在105℃的温度下烘干干燥12h，而后在马弗炉中550℃下煅烧活化5h，再冷却至室温得到铈钨复合氧化物催化剂，

步骤4，对催化剂c进行压片、研磨、筛分成40～60目备用。

图2是本发明的实施例中催化剂的脱硝活性的曲线图。

利用脱硝活性测试平台对实施例1～3所制备的铈钨复合氧化物催化剂进行nh3-scr脱硝性能测试，并模拟电厂烟气的组成，进气口为：500ppmno，500ppmnh3，5％o2，平衡气为n2，各路气体经过质量流量计后进入空气混合气均匀混合，最后流经装有催化剂的石英管，催化剂质量为0.6g(约为0.6ml)，烟气量为2000ml/min，空速比为200,000h^-1，各催化剂的脱硝活性如图2所示。

催化剂a至催化剂c的nox转化率如表1所示。

催化剂a至催化剂c的nox转化率

实施例的作用与效果

由表1可知，相较于催化剂a和催化剂c催化剂b的脱硝效率更高。

根据实施例二所涉及的铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂的制备方法，采用生物模板法结合自蔓延燃烧法制备铈钨复合氧化物scr脱硝催化剂，其铈氧化物和钨氧化物为活性组分。另外，与常规方法相比，该方法制备过程简单，可重复性好，且采用活性元素铈、钨为无毒组分，不会对人体健康和生态环境造成伤害，制备得到的催化剂通过在固定床脱硝实验台中模拟烟气条件下进行脱硝性能测试知：在高空速比条件下具有优异的中低温脱硝活性，相比于其他方法制备的铈钨催化剂，低温活性更优异，脱硝反应温度窗口宽，有助于克服了传统商用催化剂反应温度高、窗口窄的弊病，可作为脱除燃煤固定源尾部烟气氮氧化物的催化剂。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。