本发明专利技术公开一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的铈基氧化物催化剂、制备方法及其应用。所述催化剂是通过对制备过程中的pH值进行可控调节通过分步沉淀形成的金属氧化物催化剂CeOx/WOy-TiO2，氧化铈CeOx均匀分散到钨钛复合氧化物WOy-TiO2表面。本发明专利技术采用无毒无害的原料，通过简单易行的方法制备出具有低温催化活性优异、N2生成选择性高、操作温度窗口宽、能适应高空速反应条件等特点的铈基氧化物催化剂，适用于以柴油车尾气为代表的移动源和以燃煤电厂烟气为代表的固定源氮氧化物催化净化装置。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的铈基氧化物催化剂、制备方法及其应用。所述催化剂是通过对制备过程中的pH值进行可控调节通过分步沉淀形成的金属氧化物催化剂CeOx/WOy-TiO2，氧化铈CeOx均匀分散到钨钛复合氧化物WOy-TiO2表面。本专利技术采用无毒无害的原料，通过简单易行的方法制备出具有低温催化活性优异、N2生成选择性高、操作温度窗口宽、能适应高空速反应条件等特点的铈基氧化物催化剂，适用于以柴油车尾气为代表的移动源和以燃煤电厂烟气为代表的固定源氮氧化物催化净化装置。【专利说明】钨钛复合氧化物负载氧化铈的催化剂、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种催化剂、制法及其应用，特别是一种用于催化净化氮氧化物的钨钛复合氧化物负载的氧化铈催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
氮氧化物(NOr，主要指NO和NO2)是大气中的一种重要污染物。我国目前由NOr引起的灰霾、光化学烟雾和酸雨等重大环境问题日益突出，控制NOx的排放是环境保护领域亟需解决的一个重要问题。NH3选择性催化还原NOx (即NH3-SCR)技术已经被广泛用于燃煤电厂等固定源NOr的催化消除和柴油车尾气等移动源NOr催化净化。将NH3-SCR技术应用于固定源NOx的催化去除是20世纪70年代在日本首先发展起来的，随后在美国以及欧洲等国家和地区被广泛应用。由于配备NH3储罐存在一定的危险性，NH3-SCR技术用于移动源NOr催化去除时，通常将还原剂NH3更换成安全性更高的尿素溶液。工业化应用的NH3-SCR催化剂通常是含钒(V)的V205_W03/Ti02催化剂，其中以TiO2作为载体，以V2O5作为活性组分，以WO3作为催化助剂。该传统的钒基催化剂体系自上世纪70年代被工业化应用于固定源烟气脱硝以来，经历了近40年的考验，但对于我国的固定源烟气NOr排放控制仍然存在一些问题。比如，该体系操作温度必须高于300 0C,脱硝装置需安装在空气预热器和除尘器之前，而我国燃煤锅炉、特别是中小工业燃煤锅炉烟道气中灰尘和SO2含量很高，容易造成还原剂NH3部分氧化为N2O和NO，还会造成SO2和粉尘对催化剂的毒化和堵塞；工程实施有难度，当前我国锅炉一般都配置了空气预热器和除尘器，有的同时也安装了脱硫装置，由于温度考虑，烟气脱硝体系要置于空气预热器、除尘器和脱硫装置之前，工业锅炉改造的空间和技术等问题势必对现有的装置产生很大影响，导致工程改造复杂和经济上的巨大损失。因此，开发适应我国国情的低温NH3-SCR催化剂具有十分重要的意义。另外，我国机动车污染日益严重，而柴油车(尤其是重型载货汽车)尾气的NOr控制更是亟待解决的问题。根据环境保护部日前发布的2013年《中国机动车污染防治年报》，2012年，仅占我国汽车保有量16.1 %的柴油车，排放的NOr却占汽车排放总量的68.1%。其中，以柴油为燃料的重型载货汽车虽然仅占汽车保有量的4.4%，但其NOr排放量却占到了总量的49.3%。鉴于我国柴油车国IV阶段排放标准的全面实施日渐临近，中国重汽、潍柴、上柴等国内企业都将采用NH3-SCR技术路线进行尾气后处理，以满足该标准的要求。NH3-SCR技术广泛应用于我国柴油车尾气NOr去除已经是大势所趋。V205-W03/Ti02催化剂虽然作为第一代柴油车用SCR催化剂得到了实际应用，但钒基氧化物催化剂用于柴油车尾气催化净化尚有很多问题，比如具有生物毒性、高温稳定性差、操作温度窗口较窄等。因此，开发高效、稳定、环境友好的新型SCR催化剂来替代传统钒基催化剂用于柴油车尾气NOr净化，是SCR技术发展的一个重要趋势。
技术实现思路
针对现有NH3-SCR催化剂存在的不足，本专利技术首次提供了一种将氧化铈(Ce)均匀分散到钨(W)钛(Ti)复合氧化物表面所形成的金属氧化物催化剂及其制备方法，可用作以柴油车尾气为代表的移动源和以燃煤电厂烟气为代表的固定源化净化，本专利技术优选用于柴油车尾气的NOx催化净化。因此，本专利技术的目的之一在于提供一种用于催化净化氮氧化物的铈基氧化物催化剂。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案: 一种用于催化净化氮氧化物的钨钛复合氧化物负载氧化铈的催化剂，所述催化剂为金属氧化物催化剂Ce0x/W0,-Ti02，氧化铈CeOr均匀分散到钨钛复合氧化物W0,_Ti02表面。在所述催化剂表面，Ce原子的摩尔含量优选0.8?8%，更优选5.8?8% ；ff原子的摩尔含量优选1.4?2.1%，更优选1.4?1.7% ；Ti原子的摩尔含量优选16.4?20%，更优选16.4?18.1% ；0原子的摩尔含量优选74.2?81.5%，更优选74.2?74.4% ； 所述CeOr为Ce3+和Ce4+的混合氧化物，3/2<x<2 ;所述W0,为W5+和W6+的混合氧化物，5/2〈y〈3。本专利技术的目的之二在于提供一种钨钛复合氧化物负载氧化铈催化剂的制备方法。所述方法为分步沉淀法，其包括如下步骤: (1)配制铈源、钨源和钛源的混合溶液，在常温条件下搅拌均匀； (2)向溶液中加入缓释沉淀剂； (3)将溶液温度升高至70?95°C，并保持继续搅拌沉淀3?24 h ; (4)对溶液中的沉淀物进行分离和洗涤； (5)将所得固形物进行烘干和焙烧，得到所述Ceaywo7-Tio2催化剂。步骤(I)中，所述铈源优选硝酸铈、硝酸铈铵、氯化亚铈或硫酸铈中的至少一种。步骤(I)中，所述钨源优选为钨酸铵、仲钨酸铵、硝酸钨、氯化钨或硫酸钨中的至少一种。步骤(I)中，所述钛源优选为硫酸钛、四氯化钛或钛酸四丁酯中的至少一种。步骤(I)中，所述铈源、钨源和钛源的摩尔比为0.2: 0.1: 1.0。步骤(2 )中，所述缓释沉淀剂优选碳酸铵、碳酸氢铵或尿素中的至少一种。步骤(2)中，所述缓释沉淀剂摩尔数为铈源、钨源和钛源的总摩尔数的8?20倍。步骤(3)中，所述溶液温度优选80?90 0C。步骤(3)中，所述搅拌沉淀时间为优选3?12 h。步骤(5)中，所述烘干温度为80?120 °C，优选90?110 °C。步骤(5)中，所述焙烧在空气气氛中进行，所述焙烧温度为400?800 °C，优选5000C ;所述焙烧时间为I?24 h，优选4?6 h。本专利技术的目的之三在于提供一种钨钛复合氧化物负载氧化铈的催化剂的应用，将所述催化剂应用于催化净化气体中氮氧化物。该催化剂可以根据实际需要进行制浆，然后涂覆到各种蜂窝陶瓷载体上，制备成成型的催化剂进行使用，也可以通过挤压成型后进行使用。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点: (1)所述钨钛复合氧化物负载氧化铈催化剂的操作温度窗口宽，适用于机动车尾气温度变化幅度大的应用环境；在固定源烟气脱硝方面，由于其优异的低温活性有望应用于空气预热器、除尘器和脱硫装置之后的低温脱硝； (2)所述钨钛复合氧化物负载氧化铈催化剂即使在1，000,000 h—1高空速环境仍然可以表现出优异的催化性能，是一种非常高效的SCR催化剂； (3)所述钨钛复合氧化物负载氧化铈催化剂具有非常优异的N2生成选择性； (4)所述钨钛复合氧化物负载氧化铈催化剂具有非常好的抗水抗硫和热稳定性能。(5)所述钨钛复合氧化物负载氧化铈催化剂的制备过程使氧化铈本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钨钛复合氧化物负载氧化铈的催化剂，其特征在于，所述催化剂为金属氧化物催化剂CeOx/WOy‑TiO2，氧化铈CeOx均匀分散到钨钛复合氧化物WOy‑TiO2表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：单文坡，黄海丽，杨士建，张晋华，肖鑫，黄宇，廖勇，熊尚超，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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