技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種fe/tio2負載型催化劑及其制備方法和在燃煤電廠煙氣脫硝中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
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近年來，隨著大氣環(huán)境污染的加劇，尤其是霧霾天氣的頻發(fā)，敲響了人們對于大氣環(huán)境污染治理的警鐘。nox作為一種主要的大氣分子污染物，其來源可以分為以機動車為代表的移動污染源和以燃煤電廠為代表的固定污染源。其中，nh3選擇性催化還原nox(nh3-scr)被認為是固定源燃煤電廠煙氣脫硝最為行之有效的方法之一。

目前，用于nh3-scr反應(yīng)的催化劑主要是v2o5-wo3(moo3)/tio2催化劑，但是該催化劑的反應(yīng)溫度窗口比較窄(300-400℃)，活性組分v2o5有毒，而且在高溫區(qū)域n2的選擇性比較低?；谝陨显?，現(xiàn)在越來越多的研究把重點放到降低釩物種的用量或是用其它非貴金屬，如fe、mn、cu來徹底取代釩物種上來。

fe2o3常被用作nh3-scr反應(yīng)催化劑的活性或助劑成份。fe基催化劑主要以負載型、含鐵復(fù)合氧化物或是fe交換分子篩等形式存在。雖然fe基催化劑具有較好的nox轉(zhuǎn)化性能，但是較差的抗硫性和高溫選擇性等缺陷也限制了其應(yīng)用。為克服以上缺點，我們嘗試在鐵基催化劑中引入具備抗硫性能的組分?？紤]到tio2是nh3-scr反應(yīng)中商業(yè)化催化劑的載體，并且具有良好的抗硫中毒能力。因此，fe/tio2催化劑不失為一種同時具備中低溫催化活性和抗硫性能的潛在選擇。

我們通過一種簡便的浸漬法，結(jié)合tio2和fe的優(yōu)勢成功地制備出了負載型fe/tio2催化劑，在燃煤電廠煙氣脫硝及抗硫過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。由于該方法所用原料廉價易得，操作簡便快捷，能耗小，對設(shè)備無特殊要求，附加環(huán)境污染少，使其在燃煤電廠煙氣脫硝領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：提供一種高效、低價、環(huán)境友好的負載型fe/tio2催化劑的制備方法和由該方法制備的fe/tio2催化劑在燃煤電廠煙氣脫硝中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種fe/tio2負載型催化劑的制備方法，它是通過稱取一定量的硝酸鐵并溶解于30mlh2o中，然后在攪拌下加入稱量的tio2，所述的硝酸鐵和tio2的摩爾比為0.25:10-2:10，繼續(xù)攪拌2h，隨后將液體在110℃油浴蒸干得到粉末狀物質(zhì)并在110℃烘箱中干燥12h，研磨均勻，最后在馬弗爐中空氣氣氛下經(jīng)500℃焙燒4h，即可制得fe/tio2負載型催化劑。

根據(jù)上述制備方法制備的負載型fe/tio2催化劑，活性組分fe負載量在鐵鈦摩爾比小于0.1時以高分散的形式存在，在高負載量(鐵鈦摩爾比大于0.1)時出現(xiàn)晶相fe2o3。

一種上述的fe/tio2負載型催化劑的制備方法所制得的fe/tio2負載型催化劑。

上述的fe/tio2負載型催化劑在燃煤電廠煙氣脫硝中的應(yīng)用。

本發(fā)明所制備的fe/tio2催化劑分別通過x射線衍射(xrd)、程序升溫還原(h2-tpr)、催化性能測試(nh3-scr反應(yīng))、抗硫中毒性能測試等表征手段來對其體相結(jié)構(gòu)、還原性質(zhì)以及催化性能進行評價，其結(jié)果見附圖1-4。xrd結(jié)果表明，在本發(fā)明中所提及的鐵物種在低負載量時以高分散的形式存在，高負載量時出現(xiàn)晶相fe2o3。h2-tpr結(jié)果指出，添加少量fe的fe/tio2催化劑相較于純tio2的氧化還原性能得到了顯著提高。nh3-scr反應(yīng)結(jié)果表明fe/tio2負載型催化劑的催化性能明顯優(yōu)于tio2，且在250℃表現(xiàn)出優(yōu)異的抗硫中毒性能。

本發(fā)明的催化劑的優(yōu)點：

1.催化劑的熱穩(wěn)定性高、催化性能優(yōu)異；

2.所用原料廉價易得、資源豐富；

3.制備方法簡便快捷、可大規(guī)模生產(chǎn)；

4.能耗低、污染小、環(huán)境友好。

附圖說明

圖1為fe/tio2負載型催化劑的xrd結(jié)果。由圖可知，在低負載量時，fe均勻的分散在tio2載體上。當(dāng)鐵鈦摩爾比大于0.1時，出現(xiàn)fe2o3的晶相衍射峰。

圖2為fe/tio2負載型催化劑的h2-tpr結(jié)果。其中，fe/tio2催化劑中的還原峰主要歸屬為fe2o3的還原，分散態(tài)fe2o3物種的還原峰溫度低于純fe2o3樣品。且隨著負載量的提升，晶相fe2o3的還原峰開始出現(xiàn)。

圖3為fe/tio2負載型催化劑的nh3-scr反應(yīng)結(jié)果，其中(a)為no轉(zhuǎn)化率，(b)為n2選擇性。由圖可知，隨著負載量的增加，fe/tio2催化活性變化趨勢是先增加后不變。

圖4為fe/tio2負載型催化劑在250℃時的抗硫性能測試結(jié)果。可以看出，fe/tio2在100ppmso2存在的情況下，仍可保持80％以上的催化活性，并且維持72h活性不下降。

具體實施方式

實施例1.0.25fe/10tio2催化劑的制備

準確稱取0.505g硝酸鐵溶解于30mlh2o中，然后再加入4gtio2，繼續(xù)攪拌2h，最后將液體在110℃油浴中蒸干得到粉末狀物質(zhì)并在110℃烘箱中干燥12h，研磨均勻，然后在馬弗爐中空氣氣氛下經(jīng)500℃焙燒4h，即可制得0.25fe/10tio2負載型催化劑。其xrd、h2-tpr以及nh3-scr活性結(jié)果見附圖1-4。

實施例2.0.5fe/10tio2催化劑的制備

準確稱取1.01g硝酸鐵溶解于30mlh2o中，然后再加入4gtio2，繼續(xù)攪拌2h，最后將液體在110℃油浴中蒸干得到粉末狀物質(zhì)并在110℃烘箱中干燥12h，研磨均勻，然后在馬弗爐中空氣氣氛下經(jīng)500℃焙燒4h，即可制得0.5fe/10tio2負載型催化劑。其xrd、h2-tpr以及nh3-scr活性結(jié)果見附圖1-4。

實施例3.1fe/10tio2催化劑的制備

準確稱取2.02g硝酸鐵溶解于30mlh2o，然后再加入4gtio2，繼續(xù)攪拌2h，最后將液體在110℃油浴中蒸干得到粉末狀物質(zhì)并在110℃烘箱中干燥12h，研磨均勻，然后在馬弗爐中空氣氣氛下經(jīng)500℃焙燒4h，即可制得1fe/10tio2負載型催化劑。其xrd、h2-tpr以及nh3-scr活性結(jié)果見附圖1-4。

實施例4.2fe/10tio2催化劑的制備

準確稱取4.04g硝酸鐵溶解于30mlh2o，然后再加入4gtio2，繼續(xù)攪拌2h，最后將液體在110℃油浴中蒸干得到粉末狀物質(zhì)并在110℃烘箱中干燥12h，研磨均勻，然后在馬弗爐中空氣氣氛下經(jīng)500℃焙燒4h，即可制得2fe/10tio2負載型催化劑。其xrd、h2-tpr以及nh3-scr活性結(jié)果見附圖1-4。

應(yīng)用實施例

將制備的fe/tio2負載型催化劑應(yīng)用于nh3-scr反應(yīng)，表現(xiàn)出很好的催化性能(no轉(zhuǎn)化率和n2選擇性)，其結(jié)果見附圖3。

具體反應(yīng)條件如下：催化反應(yīng)測試在固定床連續(xù)流動石英反應(yīng)器中進行。催化劑粒度為60-80目，用量為200mg。反應(yīng)氣體組成為：500ppmno,500ppmnh3,100ppmso2,5％o2,n2作平衡氣，反應(yīng)中的氣體空速為30000ml·mg^–1·h^–1。在反應(yīng)前，催化劑需用高純n2在200℃下吹掃0.5h。催化反應(yīng)在150-350℃進行,活性數(shù)據(jù)在反應(yīng)達到平衡后采集。產(chǎn)物由thermofisheris10ftir檢測分析，no轉(zhuǎn)化率和n2選擇性通過以下公式計算：