具有宽温度窗口和抗中毒性能的高效脱硝催化剂的研发

Selective catalytic reduction of NOx (NH3-SCR) technology is mainly used to control the emission of NO in the coal-fired flue gas now, and the vanadium-based catalyst (V2O5-WO3/TiO2 and V2O5-MoO3/TiO2) has been widely used. Due to the variety of coal in our country, the flue gas is in the wide temperature range of 150-500 oC and contains large amount of toxic material, such as SO2, alkali metal leading to the deactivation and poisoning of catalyst, vanadium catalyst already has not meet denitration requirements in the complexity emission condition of the flue gas. After 2018, amounts of waste catalysts need to be managed. Therefore, it is extremely urgent to develop the green catalysts with strong poisoning resistant ability and high catalytic activity in the temperature range of 150-500oC. This project intends to iron-based catalyst as the research object, by adding the additives such as cerium and stibium metallitic oxides to broaden the denitration temperature window. We will adjust iron-based surface acidity and redox ability of catalyst through the methods of sulfating and modifying the carrier. In this project, the influence of the adding amount of sulfate and modified carrier on the decomposition amounts of poisoning product and catalytic reaction activation energy will be investigaed, and the affection mechanism on adding sulfate and modified carrier into the iron-based catalyst will be discussed, to obtain the optimum formula and develop the denitration catalyst with the effective catalytic activity in the wide temperature window and poisoning resistant abilities.

选择性催化还原NOx（NH3-SCR）技术是燃煤烟气脱硝主要应用的技术，钒基催化剂( V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2) 是广泛使用的脱硝催化剂。由于我国煤种复杂，所以烟气排放温度窗口宽（150-500 oC）并且含有大量的SO2、碱金属等导致催化剂失活的毒物，钒基催化剂已经不能适应我国烟气条件下的脱硝要求。预计到2018年会有大量的废催化剂，因此开发宽温度窗口（150-500 oC）、抗中毒的环境友好型催化剂已经迫在眉睫。本项目拟以铁基催化剂为研究对象，通过添加铈（Ce）、锑（Sb）等氧化物助剂，拓宽铁基催化剂的温度窗口。采用硫酸化、改进载体等方法调整铁基催化剂的表面酸性位和氧化还原能力，研究硫酸化、改进载体对中毒产物以及对催化反应活化能的影响，进而有效地调整催化剂配方，开发出宽温度窗口高效脱硝的抗中毒催化剂。

V2O5-WO3/TiO2催化剂是传统的催化剂，针对它具有温度窗口窄、高温易失活，易二氧化硫中毒，易造成二次污染的问题。本项目采用抗硫的非钒基过渡金属氧化物作为活性组分来减少甚至替代V2O5，有效降低成本解决了钒毒性太大会二次污染环境的问题。.通过复合载体和硫酸化改性氧化铁制备了新型铁基脱硝催化剂，优化了制备方法和配方。γ-Fe2O3催化剂在150-300 oC范围内具有非常高的脱硝活性和N2选择性，但是高温活性低，研发了将硫酸化后氧化铁负载在复合载体的催化剂，研究了复合载体对硫酸化铁基催化剂NH3-SCR反应的催化反应机理的影响，有效提升了在300oC时铁基催化剂的抗二氧化硫中毒能力。.本项目还采用共沉淀法制备不同载体改进CeO2-SnO2（1：4）的三金属氧化物催化剂，研究了其脱硝性能及抗SO2中毒性能，研究发现采用TiO2掺杂CeO2-SnO2，可以显著提升催化剂在低温下的催化效率，可以在200～450℃的反应温度区间内达到90%以上的催化效率，并且在300oC通入SO2和H2O后，依然能够保持较高的催化效率。.另外，锰铈氧化物负载在具有小孔结构的Cu-SSZ-13的复合型催化剂的温度窗口得到了显著拓宽，并且具有优良的抗水抗硫中毒能力。该成果有效提高了替代钒基催化剂在固定源氮氧化物净化方面的应用潜力。.本项目形成论文成果4篇，其中发表SCI论文1篇（一区），1篇国际会议论文，其余两篇正在审稿中。申请国家发明专利3项，其中2项获得授权。根据研究目标，本项目圆满完成研究目标。