本發(fā)明屬于廢棄處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的層狀核殼結(jié)構(gòu)催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

煤炭、石油等化石燃料是我國的主要能源形式，大量化石燃料消耗導(dǎo)致排放到大氣中的氮氧化物(NO_x)、汞(Hg⁰)和一氧化碳(CO)等污染物排放量迅速增加。這些污染物是我國重要的大氣污染物，它們不僅造成酸雨、細(xì)顆粒物生成、重金屬污染等環(huán)境問題，而且對人體健康有極大危害。因此，有必要對NO_x、Hg⁰和CO等排放進(jìn)行嚴(yán)格控制。

目前，選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是較為成熟且被廣泛應(yīng)用的脫硝技術(shù)。然而，該技術(shù)應(yīng)用于我國燃煤煙氣，特別是工業(yè)鍋爐煙氣脫硝時(shí)面臨很大問題：一是該技術(shù)適用煙氣溫度窗口窄，難以適應(yīng)較大的煙氣溫度波動(dòng)，尤其難以應(yīng)用于煙氣溫度很低的工況(<250℃)；二是催化劑的主要活性組分釩對人體和生物有毒性，并且能使煙氣中的SO₂氧化生成SO₃，腐蝕煙氣管道和后續(xù)設(shè)備；三是常用的還原劑氨(NH₃)易于與SO₂反應(yīng)生成ABS等，不僅能使催化劑失活，嚴(yán)重時(shí)還能造成催化劑床層堵塞，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。

燃煤煙氣脫汞技術(shù)種類較多，包括現(xiàn)有裝置(除塵、脫硫、脫硝)協(xié)同脫汞、吸附劑吸附脫汞、氧化脫汞、入爐煤添加劑脫汞和鍋爐運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化脫汞等燃煤煙氣脫汞技術(shù)。其中吸附劑吸附脫汞、氧化脫汞效率較高，但運(yùn)行成本昂貴。入爐煤添加劑脫汞主要通過向煤中添加溴化鈣將汞氧化為二價(jià)汞，利用濕法脫硫?qū)崿F(xiàn)高效除汞。該技術(shù)存在的問題是飛灰和廢水中含溴物質(zhì)的增加對后續(xù)治理設(shè)施和環(huán)境造成的影響仍不確定。循環(huán)流化床鍋爐煙氣停留時(shí)間較長，飛灰孔隙結(jié)構(gòu)豐富，其表面結(jié)構(gòu)和組成均有利于汞的吸附，而較低的燃燒溫度則有利于氧化態(tài)汞的生成。因此，通過鍋爐運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化(合適的燃燒方式及適當(dāng)增加煙氣中Cl含量)可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)汞的控制。存在的不足是脫汞效率受到很大限制。

利用現(xiàn)有脫硝裝置將煙氣中的零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞，接著通過除塵和脫硫裝置將二價(jià)汞協(xié)同脫除被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)有效的脫汞技術(shù)途徑。該技術(shù)具有脫汞效率高，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到工業(yè)界和研究人員的重視。但該方法仍存在明顯的不足：(1)Hg⁰氧化效率受SCR裝置中添加氨的影響較大，氨的存在對Hg⁰氧化具有明顯抑制作用；(2)該技術(shù)操作溫度區(qū)間有限，對煙氣溫度波動(dòng)大的工況適應(yīng)性差。這些缺點(diǎn)的存在限制了該技術(shù)在煙氣治理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

此外，燃煤電廠、煉油廠煙氣中常含有CO等還原性氣體。CO和NOx、Hg⁰等污染物協(xié)同控制技術(shù)相對缺乏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的核殼結(jié)構(gòu)催化劑及其制備方法，該催化劑在400℃以下具有良好的催化氧化NO和Hg⁰的性能，同時(shí)能夠利用煙氣中的CO與NO_x發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)生成N₂和CO₂，實(shí)現(xiàn)NO_x、Hg⁰和CO的同時(shí)脫除，能夠顯著降低煙氣治理成本，提高大氣污染控制技術(shù)的綜合效益。

本發(fā)明提供的一種用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑，所述催化劑具有如下通式：Mg_aAl_bCu_cNi_dSi_eTi_fO_x，其中，a、b、c、d、e、f和x分別表示Mg、Al、Cu、Ni、Si、Ti和O的原子數(shù)，a：b：c：d：e：f＝(20～25)：(0～10)：(15～30)：(5～10)：(10～15)：(10～50)，x由各金屬元素的化合價(jià)確定。

所述催化劑具體可為下述1)-4)中的任一種：

1)所述催化劑具有如下通式：Mg_aAl_bCu_cNi_dSi_eTi_fO_x，其中，a、b、c、d、e、f和x分別表示Mg、Al、Cu、Ni、Si、Ti和O的原子數(shù)，a：b：c：d：e：f＝(20～25)：(5～10)：(15～30)：(5～10)：(10～15)：(30～35)，x由各金屬元素的化合價(jià)確定；

2)所述催化劑具有如下通式：Mg_aAl_bCu_cNi_dSi_eTi_fO_x，其中，a、b、c、d、e、f和x分別表示Mg、Al、Cu、Ni、Si、Ti和O的原子數(shù)，a：b：c：d：e：f＝20：5：30：5：10：30，x由各金屬元素的化合價(jià)確定；

3)所述催化劑具有如下通式：Mg_aAl_bCu_cNi_dSi_eTi_fO_x，其中，a、b、c、d、e、f和x分別表示Mg、Al、Cu、Ni、Si、Ti和O的原子數(shù)，a：b：c：d：e：f＝20：5：20：10：10：35，x由各金屬元素的化合價(jià)確定；

4)所述催化劑具有如下通式：Mg_aAl_bCu_cNi_dSi_eTi_fO_x，其中，a、b、c、d、e、f和x分別表示Mg、Al、Cu、Ni、Si、Ti和O的原子數(shù)，a：b：c：d：e：f＝25：10：15：5：15：30，x由各金屬元素的化合價(jià)確定。

上述催化劑中，所述催化劑的通式中，x由a、b、c、d、e、f的取值以及各金屬元素所取的價(jià)態(tài)，由化學(xué)平衡決定。

上述的催化劑中，以所述催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備所述催化劑的各金屬鹽的含量如下：摩爾百分含量20～25％的鎂鹽，摩爾百分含量為0～10％的鋁鹽，摩爾百分含量的15～30％銅鹽，摩爾百分含量的5～10％鎳鹽，摩爾百分含量的10～15％的硅源，余量為鈦源。

以所述催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備所述催化劑的各金屬鹽的含量具體可為下述1)-4)中的任一種：

1)摩爾百分含量20～25％的鎂鹽，摩爾百分含量為5～10％的鋁鹽，摩爾百分含量的15～30％銅鹽，摩爾百分含量的5～10％鎳鹽，摩爾百分含量的10～15％的硅源，余量為鈦源；

2)摩爾百分含量20％的鎂鹽，摩爾百分含量為5％的鋁鹽，摩爾百分含量的30％銅鹽，摩爾百分含量的5％鎳鹽，摩爾百分含量的10％的硅源，余量為鈦源；

3)摩爾百分含量20％的鎂鹽，摩爾百分含量為5％的鋁鹽，摩爾百分含量的20％銅鹽，摩爾百分含量的10％鎳鹽，摩爾百分含量的10％的硅源，余量為鈦源；

4)摩爾百分含量25％的鎂鹽，摩爾百分含量為10％的鋁鹽，摩爾百分含量的15％銅鹽，摩爾百分含量的5％鎳鹽，摩爾百分含量的15％的硅源，余量為鈦源。

上述的催化劑中，所述鎂鹽可為硝酸鎂或氯化鎂；所述鋁鹽可為硝酸鋁；所述銅鹽可為硝酸銅、氯化銅或乙酸銅；所述鎳鹽可為硝酸鎳；所述硅源可為正硅酸乙酯；所述鈦源可為鈦酸四丁酯或鈦酸異丙酯。

上述的催化劑中，所述催化劑為以鎂鋁銅鎳復(fù)合氧化物為核，以硅鈦復(fù)合氧化物為殼層的核殼結(jié)構(gòu)。

所述催化劑的粒徑可為10～80nm(如30nm)，其中，所述殼層的厚度可為5～30nm(如10nm)。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種上述用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將尿素的水溶液滴加到鎂鹽、鋁鹽、銅鹽和鎳鹽的水溶液中，滴加完畢后在密閉加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)，冷卻后得水溶液A；

(2)將所述水溶液A加入到聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液中，得溶液B；將氨水滴加到所述溶液B中，得微乳液C；

(3)將硅源和鈦源溶于氨水中，得微乳液D；將所述微乳液C和微乳液D混合，得微乳液E；

(4)對所述微乳液E進(jìn)行恒溫水解，水解完畢后進(jìn)行離心分離，收集沉淀物；

(5)對所述沉淀物進(jìn)行干燥和焙燒，即可得到所述用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑。

上述的制備方法中，以所述催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備所述催化劑的各金屬鹽的含量如下：摩爾百分含量20～25％的鎂鹽，摩爾百分含量為0～10％的鋁鹽，摩爾百分含量的15～30％銅鹽，摩爾百分含量的5～10％鎳鹽，摩爾百分含量的10～15％的硅源，余量為鈦源。

以所述催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備所述催化劑的各金屬鹽的含量具體可為下述1)-4)中的任一種：

1)摩爾百分含量20～25％的鎂鹽，摩爾百分含量為5～10％的鋁鹽，摩爾百分含量的15～30％銅鹽，摩爾百分含量的5～10％鎳鹽，摩爾百分含量的10～15％的硅源，余量為鈦源；

2)摩爾百分含量20％的鎂鹽，摩爾百分含量為5％的鋁鹽，摩爾百分含量的30％銅鹽，摩爾百分含量的5％鎳鹽，摩爾百分含量的10％的硅源，余量為鈦源；

3)摩爾百分含量20％的鎂鹽，摩爾百分含量為5％的鋁鹽，摩爾百分含量的20％銅鹽，摩爾百分含量的10％鎳鹽，摩爾百分含量的10％的硅源，余量為鈦源；

4)摩爾百分含量25％的鎂鹽，摩爾百分含量為10％的鋁鹽，摩爾百分含量的15％銅鹽，摩爾百分含量的5％鎳鹽，摩爾百分含量的15％的硅源，余量為鈦源。

上述的催化劑中，所述鎂鹽可為硝酸鎂或氯化鎂；所述鋁鹽可為硝酸鋁；所述銅鹽可為硝酸銅、氯化銅或乙酸銅；所述鎳鹽可為硝酸鎳；所述硅源可為正硅酸乙酯；所述鈦源可為鈦酸四丁酯或鈦酸異丙酯。

上述的制備方法，步驟(1)中，按照n(尿素)/n(Mg+Al+Cu+Ni)＝(0.5～10)的比例在所述鎂鹽、鋁鹽、銅鹽和鎳鹽的水溶液中滴加尿素的水溶液，具體可按照n(尿素)/n(Mg+Al+Cu+Ni)＝(0.5～5)、(5～10)、0.5、5或10的比例在所述鎂鹽、鋁鹽、銅鹽和鎳鹽的水溶液中滴加尿素的水溶液。

所述尿素的水溶液的摩爾濃度可為0.05～0.5mol/L，具體可為0.1～0.2mol/L0.1mol/L或0.2mol/L。

所述鎂鹽、鋁鹽、銅鹽和鎳鹽的水溶液中，陽離子濃度可為0.01～0.15mol/L，具體可為0.01～0.1mol/L、0.1～0.15mol/L、0.01mol/L、0.1mol/L或0.15mol/L。

所述滴加在攪拌條件下進(jìn)行；所述攪拌的轉(zhuǎn)速為100～1000轉(zhuǎn)/分鐘，具體可為500～1000轉(zhuǎn)/分鐘、500轉(zhuǎn)/分鐘、800轉(zhuǎn)/分鐘或1000轉(zhuǎn)/分鐘。

所述加熱的溫度可為60～95℃，具體可為80～95℃、80～90℃、90～95℃、80℃、90℃或95℃；所述加熱可為油??；時(shí)間可為12～24小時(shí)，具體可為24小時(shí)；所述反應(yīng)可在與所述滴加相同的攪拌條件下進(jìn)行。

上述的制備方法，步驟(2)中，所述水溶液A與所述聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液的體積比可為1(1～10)，具體可為1：1、1：5或1：10。

所述聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液中，聚氧乙烯醚的摩爾濃度可為0.3～0.8mol/L(如0.3～0.5mol/L、0.5～0.8mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L或0.8mol/L)，溶劑為環(huán)己烷。

所述聚氧乙烯醚的分子量可為200～2000，具體可為200、1000或2000。

所述加入可在45～60℃(如50℃、55℃或60℃)的恒溫及攪拌條件下進(jìn)行；所述攪拌的轉(zhuǎn)速可為100～1000轉(zhuǎn)/分鐘，具體可為500～900轉(zhuǎn)/分鐘、500轉(zhuǎn)/分鐘、800轉(zhuǎn)/分鐘或900轉(zhuǎn)/分鐘。所述加入具體可以注射的方式加入。

所述氨水與所述聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液的體積比可為1：(0.5～10)，具體可1：1、1：5或1：10；

所述氨水的摩爾濃度可為2～3mol/L，具體可為2mol/L或3mol/L。

上述的制備方法，步驟(3)中，所述正硅酸乙酯與所述氨水的體積比可為1：(1～4)，具體可為1：1、1：2或1：4。

所述鈦酸四丁酯與所述氨水的體積比可為1：(0.5～5)，具體可為1：0.5或1：5。

所述氨水的摩爾濃度可為2～3mol/L，具體可為2mol/L或3mol/L。

所述微乳液C和所述微乳液D的體積比可為1：(0.2～10)，具體可1：0.2、1：5或1：10。

上述的制備方法，步驟(4)中，所述恒溫水解的溫度可為40～80℃，具體可為40℃、60℃或80℃；所述恒溫水解的時(shí)間可為1小時(shí)以上，優(yōu)選為1～5小時(shí)，如2小時(shí)、4小時(shí)或5小時(shí)。

所述方法在收集所述沉淀物之后還包括采用異丙醇對所述沉淀物進(jìn)行清洗的步驟。所述清洗的具體步驟如下：將所述沉淀物溶于異丙醇中震蕩混勻后，重復(fù)離心，收集沉淀物。

上述的制備方法，步驟(5)中，所述干燥的溫度可為80～160℃，具體可為80℃；時(shí)間可為10～15小時(shí)，具體可為10～12小時(shí)、12～15小時(shí)、10小時(shí)、12小時(shí)或15小時(shí)；所述焙燒的溫度可為350～500℃，具體可為400～500℃、400～450℃、450～500℃、400℃、450℃或500℃，時(shí)間可為4～6小時(shí)，具體可為4～5小時(shí)、5～6小時(shí)、4小時(shí)、5小時(shí)或6小時(shí)。

本發(fā)明還提供了上述用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑在制備具有抗二氧化硫中毒功能的用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑中的應(yīng)用。

所述抗二氧化硫中毒中二氧化硫的濃度具體可為200ppm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果：

本發(fā)明的核殼結(jié)構(gòu)材料催化劑在200～350℃范圍內(nèi)，氮氧化物和一氧化碳的轉(zhuǎn)化效率達(dá)60-85％；汞的氧化率為80-99％。本發(fā)明催化劑具有良好的抗二氧化硫中毒性能。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中制備得到的脫硝脫汞脫碳催化劑的透射電鏡照片。

圖2為實(shí)施例2中的催化劑在SO₂的存在下還原氮氧化物的轉(zhuǎn)化率。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實(shí)施例1、制備用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑

按照如下步驟制備用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑：

(1)配制濃度為2mol/L的氨水溶液，攪拌形成透明溶液；

(2)將硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸銅和硝酸鎳常溫溶解于水中，配制陽離子濃度為0.01mol/L的溶液，攪拌形成透明水溶液；

(3)將一定量的聚氧乙烯醚(分子量為200)溶于環(huán)己烷中，攪拌形成透明有機(jī)溶液，使其中聚氧乙烯醚的濃度為0.3mol/L；

(4)按照n(尿素)/n(Mg+Al+Cu+Ni)＝10的比例配制濃度為0.1mol/L尿素的水溶液。在室溫且劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘)的條件下將20mL尿素的水溶液勻速滴加到盛有20mL鎂鋁銅鎳的水溶液的燒杯中。滴加完后密封放入90度油浴中繼續(xù)攪拌24小時(shí)，冷至室溫，得水溶液A；

(5)在50℃恒溫強(qiáng)烈攪拌條件(轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘)下，將5mL水溶液A注射到25mL聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液中，攪拌混合均勻后，得溶液B；將氨水溶液5ml加入上述溶液B中，形成微乳液C；

(6)將正硅酸乙酯(TEOS)和鈦酸四丁酯溶于氨水溶液(正硅酸乙酯與氨水的體積比為1：1，鈦酸四丁酯與氨水的體積比為1：0.5)制備微乳液D，倒入步驟(5)制備的微乳液C中(微乳液C和微乳液D的體積比為1：0.2)，得微乳液E；

(7)將微乳液E在40℃下恒溫水解4小時(shí)，然后置于離心機(jī)中離心分離，將上清液倒出，重新加入異丙醇震蕩混勻后，重復(fù)離心過程，按此方法離心清洗五次；

(8)將離心后的沉淀物在烘箱內(nèi)80℃干燥10小時(shí)，再放入馬弗爐于400℃焙燒4小時(shí)，得到核殼結(jié)構(gòu)材料，記為Mg₂₀Al₅Cu₃₀Ni₅@SiTi。

本實(shí)施例中，以核殼結(jié)構(gòu)材料催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備催化劑材料的各金屬鹽的含量如下：摩爾百分含量20％的硝酸鎂，摩爾百分含量為5％的硝酸鋁，摩爾百分含量的30％硝酸銅，摩爾百分含量的5％硝酸鎳，摩爾百分含量的10％的正硅酸乙酯，余量為鈦酸四丁酯。

所制備的材料中各主要元素的摩爾比例為Mg：Al：Cu：Ni：Si：Ti＝20：5：30：5：10：30。

本實(shí)施例制備的催化劑透射電鏡(TEM)表征見附圖1。從附圖1可以看出，本實(shí)施例制備的催化劑核殼結(jié)構(gòu)很明顯，并且具有良好的分散性。顆粒粒徑約30nm，其中殼層厚度約10nm。

對CO和NOx、Hg⁰的協(xié)同凈化：將500ppm的一氧化氮(NO)，500ppm的一氧化碳(CO)，80μg/m³的汞(Hg⁰)，以及5％氧氣(O₂)混合，其余反應(yīng)混合氣為氮?dú)?N₂)，催化劑的裝載量為150mg，反應(yīng)空速為30000h^-1，在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃六個(gè)溫度條件下，該催化劑對氮氧化物、一氧化碳和汞的轉(zhuǎn)化率見表1-表3。

實(shí)施例2、制備用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑

按照如下步驟制備用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑：

(1)配制濃度為3mol/L的氨水溶液，攪拌形成透明溶液；

(2)將硝酸鎂、硝酸鋁和硝酸銅常溫溶解于水中，配制陽離子濃度為0.15mol/L的溶液，攪拌形成透明水溶液；

(3)將一定量的聚氧乙烯醚(分子量為2000)溶于環(huán)己烷中，攪拌形成透明有機(jī)溶液B，使其中聚氧乙烯醚的濃度為0.5mol/L；

(4)按照n(尿素)/n(Mg+Al+Cu+Ni)＝0.5的比例配制濃度為0.1mol/L尿素水溶液。在室溫且劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘)的條件下將將15mL尿素的水溶液勻速滴加到盛有20mL鎂鋁銅鎳的水溶液的燒杯中。滴加完后密封放入95度油浴中繼續(xù)攪拌24小時(shí)，冷至室溫，得水溶液A；

(5)在55℃恒溫強(qiáng)烈攪拌條件(轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘)下，將5mL水溶液A注射到5mL聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液中，攪拌混合均勻后，得溶液B；將氨水溶液5ml加入上述溶液B中，形成微乳液C；

(6)將正硅酸乙酯(TEOS)和鈦酸四丁酯溶于氨水溶液(正硅酸乙酯和氨水溶液的體積比1：4，鈦酸四丁酯和氨水溶液的體積比為1：5)制備微乳液D，倒入步驟(5)制備的微乳液C(微乳液C和微乳液D的體積比為1：10)中，得微乳液E；

(7)將微乳液E在60℃下恒溫水解5小時(shí)，然后置于離心機(jī)中離心分離，將上清液倒出，重新加入異丙醇震蕩混勻后，重復(fù)離心過程，按此方法離心清洗五次；

(8)將離心后的沉淀物在烘箱內(nèi)80℃干燥12小時(shí)，再放入馬弗爐于450℃焙燒5小時(shí)，得到核殼結(jié)構(gòu)材料，記為Mg₂₀Al₅Cu₂₀Ni₁₀@SiTi。

本實(shí)施例中，以核殼結(jié)構(gòu)材料催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備催化劑材料的各金屬鹽的含量如下：摩爾百分含量20％的硝酸鎂，摩爾百分含量為5％的硝酸鋁，摩爾百分含量的20％硝酸銅，摩爾百分含量的10％硝酸鎳，摩爾百分含量的10％的正硅酸乙酯，余量為鈦酸四丁酯。

所制備的材料中各主要元素的摩爾比例為Mg：Al：Cu：Ni：Si：Ti＝20：5：20：10：10：35。

對CO和NOx、Hg⁰的協(xié)同凈化：將500ppm的一氧化氮(NO)，500ppm的一氧化碳(CO)，80μg/m3的汞(Hg⁰)，以及5％氧氣(O₂)混合，其余反應(yīng)混合氣為氮?dú)?N₂)，催化劑的裝載量為150mg，反應(yīng)空速為30000h^-1，在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃六個(gè)溫度條件下，該催化劑對氮氧化物、一氧化碳和汞的轉(zhuǎn)化率見表1-表3。

抗二氧化硫中毒性能測試：將500ppm的一氧化氮(NO)，500ppm的一氧化碳(CO)，80μg/m³的汞(Hg⁰)，200ppm的SO₂，以及5％氧氣(O₂)混合，其余反應(yīng)混合氣為氮?dú)?N₂)，催化劑的裝載量為150mg，反應(yīng)空速為30000h^-1，在150-400℃溫度條件下，本實(shí)施例制備的催化劑還原氮氧化物的轉(zhuǎn)化率見附圖2。

從圖2中可以看出，SO₂的存在對250℃以下的NO轉(zhuǎn)化率有一定影響，比無SO₂時(shí)略有降低，而在250℃以上SO₂存在幾乎對NO轉(zhuǎn)化率沒有影響，說明該催化劑具有較好的抗SO₂中毒性能。

實(shí)施例3、制備用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑

按照如下步驟制備用于同時(shí)脫硝脫汞脫碳的催化劑：

(1)配制濃度為3mol/L的氨水溶液，攪拌形成透明溶液；

(2)將硝酸鎂、硝酸鋁和硝酸銅常溫溶解于水中，配制陽離子濃度為0.1mol/L的溶液，攪拌形成透明水溶液；

(3)將一定量的聚氧乙烯醚(分子量為1000)溶于環(huán)己烷中，攪拌形成透明有機(jī)溶液B，使其中聚氧乙烯醚的濃度為0.8mol/L；

(4)按照n(尿素)/n(Mg+Al+Cu+Ni)＝5的比例配制濃度為0.2mol/L尿素的水溶液。在室溫且劇烈攪拌(轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘)的條件下將25mL尿素的水溶液勻速滴加到盛有10mL鎂鋁銅鎳的水溶液的燒杯中。滴加完后密封放入80度油浴中繼續(xù)攪拌24小時(shí)，冷至室溫，得水溶液A；

(5)在60℃恒溫強(qiáng)烈攪拌條件(轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)/分鐘)下，將5mL水溶液A注射到50mL聚氧乙烯醚的環(huán)己烷溶液中，攪拌混合均勻后，得溶液B；將氨水溶液5ml加入上述溶液B中，形成微乳液C；

(6)將正硅酸乙酯(TEOS)和鈦酸四丁酯溶于氨水溶液(正硅酸乙酯和氨水溶液的體積比為1：2，鈦酸四丁酯和氨水溶液的體積比為1：5)制備微乳液，倒入步驟(5)制備的微乳液C中(微乳液C和微乳液D的體積比為1：5)，得微乳液E；

(7)將微乳液E在80℃下恒溫水解2小時(shí)，然后置于離心機(jī)中離心分離，將上清液倒出，重新加入異丙醇震蕩混勻后，重復(fù)離心過程，按此方法離心清洗五次；

(8)將離心后的沉淀物在烘箱內(nèi)80℃干燥15小時(shí)，再放入馬弗爐于500℃焙燒6小時(shí)，得到核殼結(jié)構(gòu)材料，記為Mg₂₅Al₁₀Cu₁₅Ni₅@SiTi。

本實(shí)施例中，以核殼結(jié)構(gòu)材料催化劑的摩爾百分含量為100％計(jì)，制備催化劑材料的各金屬鹽的含量如下：摩爾百分含量25％的硝酸鎂，摩爾百分含量為10％的硝酸鋁，摩爾百分含量的15％硝酸銅，摩爾百分含量的5％硝酸鎳，摩爾百分含量的15％的正硅酸乙酯，余量為鈦酸四丁酯。

所制備的材料中各主要元素的摩爾比例為Mg：Al：Cu：Si：Ti＝25：10：15：5：15：30。

對CO和NOx、Hg⁰的協(xié)同凈化：將500ppm的一氧化氮(NO)，500ppm的一氧化碳(CO)，80μg/m3的汞(Hg⁰)，以及5％氧氣(O₂)混合，其余反應(yīng)混合氣為氮?dú)?N₂)，催化劑的裝載量為150mg，反應(yīng)空速為30000h^-1，在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃六個(gè)溫度條件下，該催化劑對氮氧化物、一氧化碳和汞的轉(zhuǎn)化率見表1-表3。

對照組

在現(xiàn)有文獻(xiàn)中報(bào)道的用于CO-SCR的貴金屬催化劑，其原料組分為：含量為原料質(zhì)量百分含量的0.8％的六氨合銥(Ir(NH₃)₆(OH)₃)，含量為原料質(zhì)量百分含量的10％的鎢酸銨((NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·5H₂O)，余量為二氧化硅。

其制備方法包括以下步驟：

步驟一、將六氨合銥常溫溶解于100倍質(zhì)量的水中，攪拌形成透明水溶液；

步驟二、將二氧化硅浸漬到步驟一制備的溶液中，強(qiáng)力攪拌，混合均勻后緩慢蒸發(fā)水分至呈漿糊狀，放入烘箱110℃恒溫干燥10小時(shí)；

步驟三、將步驟二得到的固體物600℃焙燒6小時(shí)，降溫冷卻；

步驟四、將0.5g檸檬酸溶解于100倍質(zhì)量的水中，制得檸檬酸溶液，將鎢酸銨溶解于檸檬酸溶液中，攪拌形成透明溶液；

步驟五、將步驟三制備的固體物倒入步驟四制備的溶液中浸漬1小時(shí)，50℃加熱緩慢蒸發(fā)水分至呈漿糊狀，放入烘箱110℃烘干10小時(shí)；

步驟六、將步驟五得到的固體物放入馬弗爐于600℃焙燒6小時(shí)，得到貴金屬催化劑WO₃/Ir/SiO₂。

所制備的催化劑中各主要物質(zhì)的質(zhì)量比例為WO₃：Ir：SiO₂＝10：0.5：89.5。

將500ppm的一氧化氮(NO)，500ppm的一氧化碳(CO)，80μg/m³的汞(Hg⁰)，以及5％氧氣(O₂)混合，其余反應(yīng)混合氣為氮?dú)?N₂)，催化劑的裝載量為150mg，反應(yīng)空速為30000h^-1，在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃六個(gè)溫度條件下，該催化劑對氮氧化物、一氧化碳和汞的轉(zhuǎn)化率見表1-表3。

抗二氧化硫中毒性能測試：該催化劑在二氧化硫存在時(shí)250℃的氮氧化物轉(zhuǎn)化率低于50％，遠(yuǎn)低于本發(fā)明催化劑的效果。

表1、實(shí)施例1-3及對照組催化劑對氮氧化物的轉(zhuǎn)化率

表2、實(shí)施例1-3及對照組催化劑對一氧化碳的轉(zhuǎn)化率

氮氧化物，一氧化碳轉(zhuǎn)化率/％的計(jì)算公式如下：轉(zhuǎn)化率＝(入口濃度-出口濃度)/入口濃度*100％。

表3、實(shí)施例1-3及對照組催化劑對應(yīng)的汞氧化率

由表1-表3可見，本發(fā)明的核殼結(jié)構(gòu)材料催化劑具有更高的氮氧化物、一氧化碳和汞的轉(zhuǎn)化效率。