钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钬和铜的复合氧化物改性Ce‑SAPO‑34分子筛脱硝催化剂，包括载体Ce‑SAPO‑34分子筛、负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物以及粘接剂Al

【技术实现步骤摘要】
钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
NOx主要包括N2O、NO、NO2等，是当前工业燃煤、燃气锅炉及柴油机移动源等尾气中产生的一类大气复合污染物。挥发在大气中的NOx与水汽结合产生酸雨，危害农作物、建筑物及人体健康，在光照作用下能与挥发性有机物作用产生臭氧，还能形成光化学烟雾，其产生的温室效应大约是CO2的200～300倍，对环境具有极大危害性。随着近年来国民经济的持续稳定发展，NOx污染日趋严重，排放NOx的治理已经迫在眉睫。世界各国已经意识到其破坏性，相继颁布了相关法令、法规控制NOx排放，其中德国、日本的控制标准最为严格。我国的能源结构以煤为主，随着我国电力需求的不断增加，火电厂产生的NOx也在不断增长。国内柴油车保有量也在不断增加，柴油车NOx排放也是不容忽视的污染源。我国根据国情制定了相应的排放标准，国家环境保护部和国家质量监督检验检疫总局2011年颁布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，其中规定排放烟气中的NOx浓度为100mg/Nm3，在此基础上，各地根据自身经济社会发展现状制定了更为严苛的排放标准。玻璃、水泥、陶瓷和钢铁等行业已颁布或拟颁布的标准中也均收缩了NOx的排放限值。当前，脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、湿法脱硝等多种选择，应用最多和最成熟的工业技术是选择性催化还原法(SCR)，广泛应用于热电厂、焚烧厂等工业烟气脱硝，以及柴油机动车尾气净化。该技术的关键是高活性、高选择性、高稳定性催化剂。传统的脱硝催化剂为钒钨钛体系，发展已经相对成熟，体现出的优点主要有：(1)脱硝效率高，在适当条件下可以达到90％以上；(2)反应窗口温度范围较广，较优的温度范围为300～420℃；(3)成本相对低廉，制造工艺成熟，产品质量可以得到有效控制；(4)操作运行维护稳定；(5)抗SO2能力较强。虽然钒钨钛脱硝催化剂得到了广泛应用，但在应用过程中也存在诸多亟需解决的问题，包括：(1)使用温度高，运行维护成本高；(2)温度窗口窄，不适用于钢铁、玻璃等非电行业的低温(<200℃)脱硝行业；(3)钒容易流失，存在二次环境污染风险；(4)钒基废催化剂具有环境污染性，需要专门处理，且处理费用较高。针对当前钒钨钛脱硝催化剂应用中存在的问题，有必要开发高性能非钒基低温分子筛脱硝催化剂，进一步提高脱硝治理水平。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂。该催化剂通过钬和铜复合氧化物及Ce-SAPO-34分子筛中Ce元素之间的协同效应，结合Ce-SAPO-34分子筛独特的Si、P、Al四面体小孔径孔道结构，提高了催化剂的低温脱硝活性和抗水、抗硫性能，降低了催化剂的活性温度，拓宽了活性温度窗口，该催化剂在150℃～300℃内的NO的转化率可达70％～100％。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体Ce-SAPO-34分子筛、负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物，以及粘接剂Al2O3，所述催化剂中载体Ce-SAPO-34分子筛、以及负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物的质量含量为50％～90％，其余为Al2O3，其中，以载体Ce-SAPO-34分子筛的质量为基准计算，活性改性组分中钬元素的负载量为0.5％～2％，铜元素的负载量为0.5％～3％。本专利技术的催化剂包括载体Ce-SAPO-34分子筛，以及负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物，首先，由于载体Ce-SAPO-34分子筛的骨架中引入Ce，从而具有更丰富的表面氧空位、较强的氧化还原能力及稳定性，有效消除了H2O对硝酸根类物质的竞争吸附，从而提高了本专利技术催化剂的抗硫、抗水性能；其次，活性改性组分中钬的氧化物增大了催化剂的比表面积，提高了催化剂化学吸附氧的浓度，并增强催化剂的酸性，从而提高了催化剂的低温活性，而钬和铜的复合氧化物为催化剂提供了更为优异的金属活性中心。综上，本专利技术的催化剂通过钬和铜的复合氧化物物及Ce-SAPO-34分子筛中Ce元素之间的协同效应，协同调变了催化剂的表面氧空位、比表面积、酸性及金属活性等性质，同时结合Ce-SAPO-34分子筛独特的Si、P、Al四面体小孔径孔道结构，提高了催化剂的低温脱硝活性和抗水、抗硫性能，降低了催化剂的活性温度，且拓宽了活性温度窗口，该催化剂在150℃～300℃内的NO的转化率可达70％～100％。上述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，所述载体Ce-SAPO-34分子筛中的Ce通过原位水热合成法引入到SAPO-34分子筛中。优选通过原位水热合成法将Ce引入到SAPO-34分子筛中制备载体Ce-SAPO-34分子筛，增强了载体Ce-SAPO-34分子筛的抗水性能。上述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，所述载体Ce-SAPO-34分子筛制备原料中P2O5、Al2O3、SiO2、CeO2、C6H15N与H2O的物质的量之比为1.0：1.0：0.8：0.2：4.0：60。该比例的原料制备得到结晶度高、晶粒小、比表面积大的分子筛载体，为脱硝反应提供更大的反应接触面积和活性中心，且有利于将Ce引入到分子筛的骨架中。上述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，所述粘接剂Al2O3的前驱物为拟薄水铝石。该优选的前驱物易于催化剂成型，且可为催化剂提供一定的酸性中心，从而提高催化剂的机械稳定性和催化反应活性。另外，本专利技术还提供了一种制备上述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、分别称取正磷酸、拟薄水铝石、硅溶胶、硝酸铈、三乙胺和水，配制得到均匀的浆液，然后将浆液放置于水热反应釜中进行水热反应，再依次经洗涤、烘干和焙烧，得到载体Ce-SAPO-34分子筛；步骤二、分别根据钬元素的负载量和铜元素的负载量，称取钬元素前驱体的可溶盐和铜元素前驱体的可溶盐，根据步骤一中载体Ce-SAPO-34分子筛的饱和吸水量量取去离子水，然后将称取的钬元素前驱体的可溶盐和铜元素前驱体的可溶盐加入到量取的去离子水中，在室温条件下充分搅拌至完全溶解，配制得到浸渍液；步骤三、将步骤二中得到的浸渍液与步骤一中的得到的载体Ce-SAPO-34分子筛混合均匀，并在室温条件下浸渍，然后干燥，得到钬元素和铜元素改性Ce-SAPO-34分子筛；步骤四、将步骤三中得到的钬元素和铜元素改性Ce-SAPO-34分子筛与粘接剂Al2O3的前驱物挤条成型并烘干，经焙烧后得到钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体Ce-SAPO-34分子筛、负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物，以及粘接剂Al

【技术特征摘要】
1.钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体Ce-SAPO-34分子筛、负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物，以及粘接剂Al2O3，所述催化剂中载体Ce-SAPO-34分子筛、以及负载在载体上的活性改性组分钬和铜的复合氧化物的质量含量为50％～90％，其余为Al2O3，其中，以载体Ce-SAPO-34分子筛的质量为基准计算，活性改性组分中钬元素的负载量为0.5％～2％，铜元素的负载量为0.5％～3％。


2.根据权利要求1所述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，所述载体Ce-SAPO-34分子筛中的Ce通过原位水热合成法引入到SAPO-34分子筛中。


3.根据权利要求1所述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，所述载体Ce-SAPO-34分子筛制备原料中P2O5、Al2O3、SiO2、CeO2、C6H15N与H2O的物质的量之比为1.0：1.0：0.8：0.2：4.0：60。


4.根据权利要求1所述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂，其特征在于，所述粘接剂Al2O3的前驱物为拟薄水铝石。


5.一种制备如权利要求1～权利要求4中任一权利要求所述的钬和铜的复合氧化物改性Ce-SAPO-34分子筛脱硝催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、分别称取正磷酸、拟薄水铝石、硅溶胶、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新星，李飞，黄伟，仵静，李梦婕，
申请(专利权)人：西安元创化工科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61