【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及scr脱硝，尤其涉及一种镧锶钴铁钙钛矿催化剂及其制备方法与低温脱硝方法。
技术介绍
1、氮氧化物(nox)是大气中的主要污染物之一，不仅能引起酸雨、光化学烟雾及臭氧层破坏等问题，还会严重危害地球上生命健康。钢铁烧结烟气是nox的一大排放源。选择性催化还原(selective catalytic reduction，简称scr)指通过向反应体系中额外添加还原剂，使其在过量o2存在的条件下选择性的将气氛中的nox还原为无毒无害的n2。选择性催化还原法是目前最有效且应用最广泛的富氧条件下nox脱除技术。根据添加还原剂的不同，scr技术主要包括烃类选择性催化还原(hc-scr)和氨选择性催化还原(nh3-scr)。
2、氨气选择性催化还原法(英文nh3-selective catalytic reduction，简称nh3-scr)是目前最有效的脱除氮氧化物的方法。而nh3--scr反应又分为标准nh3-scr和快速nh3-scr，其反应方程式分别如下：
3、4no+4nh3+o2→4n2+6h2o(标准nh3-scr)
4、no+no2+2nh3→n2+3h2o(快速nh3-scr)
5、nh3-scr反应能有效脱除nox。自上世纪70年代以来，nh3-scr技术已经工业化应用于燃煤电厂尾气等固定源nox的脱除。在潮湿、富氧、含硫的条件下，使用该技术的催化剂仍具有较高的活性和较长的使用寿命。该技术用于富氧条件下柴油车尾气中nox脱除时会存在氨泄漏及其存储和运输困难等问题，因
6、4no+4nh3+o2→4n2+6h2o(1.1)
7、2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o(1.2)
8、2no+2no2+4nh3→4n2+6h2o(1.3)
9、式(1.1)为“标准scr”反应的方程式，其中nh3和no的化学计量数相同。式(1.3)为“快速scr”的反应过程，它在200℃以上的反应速率是“标准scr”的10倍以上。
10、目前应用最广泛的钒基标准nh3-scr脱硝技术的最佳反应窗口温度在250～450℃之间，而烧结烟气温度较低(110-200℃)。针对此问题，目前钢铁企业广泛应用中高温scr脱硝技术，通过烟气换热器或燃烧加热将烟气加热到中高温催化剂反应温度进行脱硝反应。需要将烧结烟气升温至260℃以上，这会造成能源消耗，产生大量的co2，需要开发出低温催化剂。
11、nh3-scr技术的核心是催化剂。目前的nh3-scr催化剂可以被分为三大类：钒基氧化物催化剂、非钒基金属氧化物催化剂、负载过渡金属的分子筛催化剂。
12、固定源中的氮氧化物主要来源于燃煤电厂的尾气以及钢铁厂的烧结烟气。在上世纪70年代，人们开发出了v2o5-wo3(moo3)/tio2催化剂，并成功将其应用于固定源上nox的脱除，目前其已成为工业上应用最广泛的nh3-scr催化剂。v2o5-wo3(moo3)/tio2的主要活性中心为v2o5，载体为tio2，助剂为wo3或moo3，作用是提高催化剂的表面酸性、催化活性、稳定性。该催化剂在中温段(250-400℃)表现出良好的nox脱除效果，且具有较好的抗硫性能。但在实际应用中，以钢铁行业为例，烧结烟气温度较低(120-180℃)，v2o5-wo3(moo3)/tio2催化剂在该温度区间的脱硝活性难以满足要求，通常需要增设额外的补热装置。这会增加成本，造成资源和能源浪费。此外，钒具有生物毒性，并且在高温下会挥发，这既不利于氮氧化物的脱除，也会进一步破坏生态环境。因此，需要开发出其他类型的催化剂。
13、近年来，多种过渡金属氧化物(mnox、feox、ceox等)因表现出良好的低温nh3-scr催化性能，引起研究人员的关注，其中有部分ce基催化剂已经实现了工业化应用，但其制备成本高昂。值得注意的是，固定源烟气中含有较多的粉尘、水以及so2。因此，烟气通常在nh3-scr脱硝前经过除尘和脱硫工序。多种过渡金属氧化物(mnox、feox、ceox等)因表现出良好的低温nh3-scr催化性能而引起关注，其中有部分ce基催化剂已经实现了工业化应用，但其制备成本高昂。因此，需要在未来开发出更简单廉价的催化剂制备和改性方法，以降低催化剂的成本。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种镧锶钴铁钙钛矿催化剂及其制备方法与低温脱硝方法。该钙钛矿催化剂在低温具有良好的no氧化催化性能，与nh3-scr催化剂复合后可辅助nh3-scr催化剂产生快速nh3-scr催化反应，从而降低催化剂的反应温度。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种镧锶钴铁钙钛矿催化剂，该催化剂的分子式为laxsr1-xcoyfe1-yo3，其中，x为0.7-1，y为0.6-1。
3、本专利技术提供的上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂具有abo3型的钙钛矿结构。该催化剂可看作是在lacoo3的基础上掺杂sr、fe形成的。其中sr可部分替换la，fe可部分替换co。该钙钛矿催化剂具有钙钛矿结构并且含有掺杂元素，可产生较多的氧空位，氧化性更好，因而使催化剂的催化性能得到提升。
4、在上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂中，x可指示la被sr的替换程度。x一般为0.7-1，例如为0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1等具体值以及以上述具体值中的任意两个为端点的范围。
5、在上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂中，y可指示co被fe的替换程度。y一般为0.6-1，例如为0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1等具体值以及以上述具体值中的任意两个为端点的范围。
6、在上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂中，la、co、fe的价态均为+3价，sr为+2价。可以理解的是，上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂存在氧空位缺陷，因此分子式的总价不为0。
7、根据本专利技术的具体实施方案，上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的粒径可以为0.25μm-1μm，具体可以为0.25μm、0.50μm、0.75μm、1.0μm等具体值以及以上述具体值中的任意两个为端点的范围。
8、根据本专利技术的具体实施方案，上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的结晶度可以大于等于70％。
9、本专利技术还提供了上述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的制备方法，该制备方法包括：将金属盐前驱体与螯合剂混合得到原料溶液；将原料溶液去除溶剂形成凝胶，将凝胶干燥形成干凝胶，将干凝胶焙烧，得到所述镧锶钴铁钙钛矿催化剂；其中，所述金属盐前驱体包括镧盐、锶盐、钴盐和铁盐；所述螯合剂与金属盐前驱体中所有金属离子的摩尔比为1-3:1。
10、上述制备方法通过溶胶凝胶法制备钙钛矿催化剂。相比于沉淀法等其他制备方法，溶胶凝胶法可使催化剂中活性组分的分布均匀，有助于提升催化剂的催化性能和稳定性。采用的金属盐前驱体一般为金属可溶盐，例如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镧锶钴铁钙钛矿催化剂，该催化剂的分子式为LaxSr1-xCoyFe1-yO3，其中，x为0.7-1，y为0.6-1。
2.根据权利要求1所述的镧锶钴铁钙钛矿催化剂，其中，所述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的粒径为0.25μm-1μm；所述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的结晶度≥70％。
3.权利要求1或2所述的镧锶钴铁钙钛矿催化剂的制备方法，该制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述螯合剂包括柠檬酸和/或乙二胺四乙酸。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述去除溶剂的方式包括旋蒸，所述旋蒸的旋转速度为10rpm/min-60rpm/min，所述旋蒸的温度为50℃-90℃，所述旋蒸的时间为8h-24h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述焙烧包括依次进行的第一焙烧和第二焙烧；
7.一种NO氧化催化剂，其包含权利要求1或2所述的镧锶钴铁钙钛矿催化剂或者由该镧锶钴铁钙钛矿催化剂制成。
8.一种复合催化体系，其包括权利要求7所述的NO氧化催化剂和NH3-SCR催化剂；
10.根据权利要求9所述的复合催化体系，其中，该V2O5-WO3/TiO2催化剂的制备方法包括：将钛源、钒源和钨源混合，进行水热反应，过滤、干燥、焙烧，得到所述V2O5-WO3/TiO2催化剂；
11.一种低温脱硝方法，该方法包括：以权利要求8-10任一项所述的复合催化体系为催化剂，通入含有NO的原料烟气和NH3进行脱硝；
12.根据权利要求11所述的低温脱硝方法，其中，该脱硝方法包括：通入原料烟气，使原料烟气与NO氧化催化剂接触进行NO氧化反应；将经过NO氧化反应后的烟气与NH3混合形成混合烟气，将混合烟气与NH3-SCR催化剂接触进行SCR反应，完成脱硝。
13.根据权利要求11或12所述的低温脱硝方法，其中，所述原料烟气包含NO、O2、H2O、SO2和N2；
14.根据权利要求11或12所述的低温脱硝方法，其中，所述原料烟气中的NO与NH3的摩尔比为1：1-1.2；
15.根据权利要求11或12所述的低温脱硝方法，其中，所述脱硝的反应温度为150℃-450℃，所述脱硝的反应压力为0.1MPa-0.6MPa，所述脱硝的反应空速为5000h-1-160000h-1。
...【技术特征摘要】
1.一种镧锶钴铁钙钛矿催化剂，该催化剂的分子式为laxsr1-xcoyfe1-yo3，其中，x为0.7-1，y为0.6-1。
2.根据权利要求1所述的镧锶钴铁钙钛矿催化剂，其中，所述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的粒径为0.25μm-1μm；所述镧锶钴铁钙钛矿催化剂的结晶度≥70％。
3.权利要求1或2所述的镧锶钴铁钙钛矿催化剂的制备方法，该制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述螯合剂包括柠檬酸和/或乙二胺四乙酸。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述去除溶剂的方式包括旋蒸，所述旋蒸的旋转速度为10rpm/min-60rpm/min，所述旋蒸的温度为50℃-90℃，所述旋蒸的时间为8h-24h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述焙烧包括依次进行的第一焙烧和第二焙烧；
7.一种no氧化催化剂，其包含权利要求1或2所述的镧锶钴铁钙钛矿催化剂或者由该镧锶钴铁钙钛矿催化剂制成。
8.一种复合催化体系，其包括权利要求7所述的no氧化催化剂和nh3-scr催化剂；
9.根据权利要求8所述的复合催化体系，其中，所述nh3-scr催化剂包括v2o5-w...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻瑞，朱繁，王建华，王亚楠，李加旺，刘航，史光，邱明英，边文璟，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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