一种负载型钒酸盐脱硝催化剂及其制备方法和用途

本技术涉及烟气脱硝催化剂制备，特别尤其涉及一种负载型钒酸盐脱硝催化剂及其制备方法和用途。

背景技术：

1、氮氧化物(nox)污染严重威胁着人类健康和生态环境，降低氮氧化物的排放一直是我国治理大气污染问题的重要措施之一。

2、国内对nox的排放控制日趋严格，因此与脱硝有关的新技术将是国内环保领域研究开发的新热点。氨气选择性催化还原法(nh3-scr)是目前主流的脱除氮氧化物的应用技术，而催化剂是此技术的核心，决定了scr脱硝系统的效能和经济性。目前应用最为广泛的商用nh3-scr催化剂是v2o5-wo3(moo2)/tio2催化剂，广泛用于燃煤电厂和工业锅炉等固定源的尾端烟气脱硝装置。但其仍存在活性温度窗口窄(300～400℃)、反应温度高以及高温下v2o5易挥发产生污染等问题。

3、为此，现有技术中对商用脱硝催化剂进行改进，如采用掺杂、改性等方式，但仍存在活性温度窗口窄、脱硝性能和抗中毒效果低；含钒量较高，二次污染可能性大；制备工艺较复杂等问题。

4、因此，如何提供一种工作温度低、抗中毒能力强、环境友好和高效的新型nh3-scr脱硝催化剂，已成为迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种负载型钒酸盐脱硝催化剂，包括负载物和载体，所述负载物包括二氧化铈和钒酸盐，所述载体为酸化的氧化物。

2、所述负载物分阶段负载在载体上，优选的，第一阶段负载为所述二氧化铈和酸化的氧化物载体以机械方式混合；第二阶段负载为在所述二氧化铈和载体的混合物上合成并负载钒酸盐。

3、可选的，所述负载型钒酸盐脱硝催化剂满足下述特征中的至少之一：

4、所述二氧化铈的结构包括纳米片、纳米棒或纳米颗粒中的任意一种或至少两种的组合；

5、所述钒酸盐包括fevo4、cevo4、invo4、cu3(vo4)2或mnv2o6中的任意一种或至少两种的组合；

6、所述载体为酸化的sno2、sio2、tio2、al2o3或zro2中的任意一种或至少两种的组合。

7、可选的，所述负载型钒酸盐脱硝催化剂满足下述特征中的至少之一：

8、所述二氧化铈在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为0％～95％；

9、所述钒酸盐在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为0.05％～100％；

10、可选的，所述二氧化铈在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为0％～25.5％；

11、可选的，所述二氧化铈在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为13.5％～25.5％；

12、可选的，所述二氧化铈在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为13.5％～95％；

13、可选的，所述钒酸盐在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为1.5％～4.5％。

14、可选的，所述钒酸盐在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为1.5％～80％；

15、可选的，所述钒酸盐在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例为1.5％～100％；

16、可选的，当二氧化铈和钒酸盐在所述负载型钒酸盐脱硝催化剂中所占的质量比例之和为100％时，所述负载型钒酸盐脱硝催化剂由负载物二氧化铈和钒酸盐组成。

17、可选的，所述酸化包括硫酸酸化、磷酸酸化、甲酸酸化、柠檬酸酸化、草酸酸化或醋酸酸化中的任意一种或至少两种的组合。

18、本技术提供的一种负载型钒酸盐脱硝催化剂，所述催化剂的反应空速为1000～240000ml·g-1·h-1，催化应用的温度范围为150～450℃。

19、本技术还提供了负载型钒酸盐脱硝催化剂的制备方法，所述负载型钒酸盐脱硝催化剂为上述所述的负载型钒酸盐脱硝催化剂，所述方法包括以下步骤：

20、s1:提供二氧化铈纳米材料、酸化的氧化物载体、金属盐溶液和钒酸盐溶液；

21、s2：将金属盐溶液与所述二氧化铈纳米材料、所述酸化的氧化物载体混合，得到混合溶液，将钒酸盐溶液与所述混合溶液混合，得到催化剂前驱物混合物；

22、s3：将得到的催化剂前驱物混合物洗涤后煅烧，得到所述负载型钒酸盐脱硝催化剂。

23、优选的，所述方法满足下述特征中的至少之一：

24、所述金属盐溶液为硝酸铁、醋酸铁、氯化铁或硫酸铁，硝酸铈、醋酸铈、氯化铈或硫酸铈，硝酸铟、醋酸铟、氯化铟或硫酸铟，硝酸铜、醋酸铜、氯化铜或硫酸铜，硝酸锰、醋酸锰、氯化锰或硫酸锰的任意一种或至少两种的组合溶液；

25、所述钒酸盐溶液为偏钒酸铵溶液、偏钒酸钠、偏钒酸钾、钒酸铵、钒酸钠、钒酸钾或氧化钒悬浊液。

26、优选的，所述二氧化铈纳米材料的制备包括以下步骤：

27、s11：将可溶性铈盐溶解于水中，得到铈盐溶液；

28、s12：将沉淀剂溶解于水中，得到沉淀剂溶液；

29、s13：混合所述铈盐溶液和所述沉淀剂溶液并搅拌，静置老化或水热处理后，离心、洗涤，得到二氧化铈前驱物；

30、s14：焙烧所述二氧化铈前驱物，得到所述二氧化铈纳米材料。

31、优选的，所述铈盐包括硝酸铈、醋酸铈、氯化铈或硫酸铈的任一种或多种。

32、优选的，所述沉淀剂包括碳酸氢铵、碳酸铵、氨水或氢氧化钠的任一种或多种。

33、优选的，所述酸化的氧化物载体的制备方法包括以下步骤：

34、s21：水溶解或混合氧化物的前驱物盐并搅拌，搅拌的同时加入浓氨水，达到预设ph值后静置放置，得到沉淀物；

35、s22：采用乙酸铵溶液或水洗涤、离心所述沉淀物；

36、s23：干燥所述沉淀物，得到氧化物载体前驱物；

37、s24：按照预设比例将氧化物或者氧化物载体前驱物置于酸溶液中浸渍，对浸渍处理后的氧化物或者氧化物载体前驱物进行离心和焙烧，得到所述酸化的氧化物载体。

38、本技术提供的一种负载型钒酸盐脱硝催化剂的应用在于，其特征在于，所述脱硝催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物的反应。

39、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

40、本技术提供一种负载型钒酸盐脱硝催化剂，采用二氧化铈和钒酸盐为负载物，酸化的氧化物为载体，通过控制二氧化铈的结构和催化剂的组成，并且将酸化与负载相结合，使得本技术的催化剂具有以下优异的性能。

41、⑴所用原料易得，成本较低，制备工艺简单，相比复杂的制备工艺具有明显优势。

42、⑵催化剂具有优异的中低温活性，当含钒量被调控到较低范围(0.3％～3％)时，仍具有优异的中低温活性，降低了高温下钒挥发污染空气的问题；操作温度窗口为150～450℃，范围宽。

43、⑶抗水抗硫性能优异，在220～425℃范围内，在h2o和so2的共同影响下可保持90％以上的nox转化率。

44、⑷热稳定性强，钒酸盐相较于传统的钒氧化物具有较高的分解温度，在使用温度条件下不易发生分解。

45、⑸采用特殊的酸化与分阶段负载相结合的制备方式，增加催化剂的表面酸性位点和活性位点的利用效率。增强负载物与载体的结合力度，可用于制备各种负载型脱硝催化剂，普适性强。