本发明专利技术公开一种用于氮氧化物催化净化的铈基氧化物催化剂及其制备方法和用途。所述催化剂为金属氧化物催化剂CeOx@ZrO2-TiO2，氧化铈CeOx均匀分散到锆钛复合氧化物ZrO2-TiO2表面。本发明专利技术采用无毒无害的原料，通过简单易行的方法制备出具有催化活性优异、N2生成选择性高、操作温度窗口宽等特点的铈基氧化物催化剂，可以适用于以柴油车尾气为代表的移动源和以燃煤电厂烟气为代表的固定源的氮氧化物催化净化装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化剂、制备方法及其应用，特别是一种用于催化净化氮氧化物 的铈基氧化物催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
氮氧化物（N0X，主要指N0和N02)可以引发灰霾、光化学烟雾和酸雨等重大环境问 题，并可以对人体健康产生直接危害。因此，控制排放是环境保护领域亟需解决的一 个重要问题。 近年来，很多研究致力于N0X排放控制技术的开发和应用。其中，NH3选择性催化 还原N0 X(即NH3-SCR)技术自20世纪70年代开始被广泛用于燃煤电厂等固定源N0X的催 化消除，并被引入柴油车尾气等移动源N0 X的催化净化。由于在车上配备NH 3储罐存在一定 的危险性，NH3-SCR技术用于移动源N0X催化去除时，通常将还原剂NH 3更换成安全性更高的 尿素溶液。 含钒（V)的V205-W03/Ti0 2催化剂是目前工业上广泛使用的NH 3_SCR催化剂。该催 化剂以1102作为载体，以V A作为活性组分，以W0 3作为催化助剂。虽然经历了近40年的 考验，钒基催化剂在实际应用中仍然存在一些问题。比如，活性组分V 205具有生物毒性，高 温N20生成量较大，活性温度窗口较窄。因此，开发高效、稳定、环境友好的新型SCR催化剂 来替代传统钒基催化剂用于N0 X净化，是SCR技术发展的一个重要趋势。 铈（Ce)在稀土市场中占有很大比重且相对廉价。随着中、重稀土用量的不断增 加，Ce等高丰度轻稀土元素大量积压，尤其在中国，Ce的应用领域亟需得到进一步拓展。因 此，开发Ce在NH 3_SCR领域的应用，尤其是开发Ce基氧化物催化剂，具有非常好的发展前 景。 在氧化和还原条件下，Ce3+和Ce 4+之间的氧化-还原转换可以在氧化铈（CeO x)上 分别形成不稳定的氧空位和流动性好的晶格氧物种。因此，Ce02可以被用作NH 3_SCR催化 剂的主催化组分。单纯的CeOxS于还原温度较高且高温易烧结而不适合单独用作NH 3_SCR 催化剂，而添加氧化锆（Zr02)后，其储氧能力和热稳定性可以显著改善，但CeZrO^f化剂表 面酸性位不足，故在催化剂组分中加入了二氧化钛（Ti0 2)，提高其催化性能。
技术实现思路
针对现有NH3_SCR催化剂存在的不足，以及轻稀土元素 Ce大量积压的问题，本发 明首次提供了一种将CeOx均匀分散到锆（Zr)钛（Ti)复合氧化物表面所形成的金属氧化 物催化剂及其制备方法，可用作以柴油车尾气为代表的移动源和以燃煤电厂烟气为代表的 固定源繼^崔化净化，特别适用于柴油车尾气的NO x催化净化。 因此，本专利技术的目的之一在于提供一种用于催化净化氮氧化物的铈基氧化物催化 剂。 为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案： -种铺基氧化物催化剂，所述催化剂为金属氧化物催化剂Ce0x@Zr02-Ti0 2，氧化铺 CeOx均匀分散到锆钛复合氧化物ZrO 2-Ti02表面。 所述 CeOxS Ce 3+和 Ce 4+的混合氧化物，3/2〈x〈2。 本专利技术的目的之二在于提供一种铈基氧化物催化剂的制备方法。 所述方法为分步均匀沉淀法，其包括如下步骤： (1)配制铈源、锆源和钛源的混合溶液，在常温条件下搅拌均匀； (2)向溶液中加入缓释沉淀剂； (3)将溶液温度升高至70~95°C，并保持继续搅拌沉淀4~24h ; (4)对溶液中的沉淀物进行分离和洗涤； (5)将所得固形物进行烘干和焙烧，得到所述Ce0x@Zr02-Ti0^化剂。 步骤（1)中，所述铈源优选硝酸铈、硝酸铈铵、氯化亚铈或硫酸铈中的至少一种。 步骤（1)中，所述锆源优选为硝酸锆、氯化锆或硫酸锆中的至少一种。 步骤（1)中，所述钛源优选为硫酸钛、四氯化钛或钛酸四丁酯中的至少一种。 步骤（2)中，所述缓释沉淀剂优选碳酸铵、碳酸氢铵或尿素中的至少一种。 步骤⑵中，所述缓释沉淀剂摩尔数为铈源、锆源和钛源的总摩尔数的8~20倍。 步骤（3)中，所述溶液温度优选80~90 °C。 步骤⑶中，所述搅拌沉淀时间为优选6~12h。 步骤（5)中，所述烘干温度为80~120°C，优选90~110°C。 步骤（5)中，所述焙烧在空气气氛中进行，所述焙烧温度为400~800°C，优选 500°C ;所述焙烧时间为1~24h，优选4~6h。 本专利技术的目的之三在于提供一种铈基氧化物催化剂的应用，将所述催化剂应用于 催化净化气体中氮氧化物。 该催化剂可以根据实际需要进行制浆，然后涂覆到各种蜂窝陶瓷载体上，制备成 成型的催化剂进行使用，也可以通过挤压成型后进行使用。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点： (1)所述铈基氧化物催化剂的操作温度窗口宽，适用于机动车尾气温度变化幅度 大的应用环境；在固定源烟气脱硝方面，可用作钒基催化剂的替代催化剂； (2)所述铈基氧化物催化剂即使在高空速环境仍然可以表现出优异的催化性能， 是一种非常高效的SCR催化剂； (3)所述铈基氧化物催化剂具有非常优异的N2生成选择性； (4)所述铈基氧化物催化剂具有非常好的抗水抗硫和热稳定性能； (5)所述铈基氧化物催化剂的制备过程使氧化铈可以均匀分散在锆钛复合氧化物 表面，从而使其具备上述优异的催化性能。【具体实施方式】 为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的 实施例如下： 实施例1 按照Ce:Zr摩尔比为2:1，配制硝酸铈和硝酸锆混合溶液，然后加入尿素，控制全 部溶解后混合溶液的pH值为1. 5,然后加热至80~90°C并连续搅拌12h，pH升高至7. 5， 然后进行过滤和洗涤，将所得固形物放入烘箱中于100~ll〇°C烘干12h，最后经马弗炉于 500 °C空气中焙烧5h制得粉末状催化剂，称为催化剂A。 实施例2 按照铺、错、钛的摩尔比为2:1:4，将硫酸钛溶于去离子水，然后加入硝酸铺和硝 酸锆，并加入尿素作为沉淀剂，控制全部溶解后混合溶液的pH值为1. 0,然后加热至80~ 90°C并连续搅拌12h，pH升高为7. 0,然后进行过滤和洗涤，将所得固形物放入烘箱中于 100~110°C烘干12h，最后经马弗炉于500°C空气中焙烧5h制得粉末状催化剂，称为催化 剂B 〇 实施例3 其它条件如实施例2不变，改变铈、锆、钛的摩尔比为2:1:2,得到催化剂C。 实施例3 其它条件如实施例2不变，改变铈、锆、钛的摩尔比为2:1:10,得到催化剂D。 实施例4 其它条件如实施例2不变，改变铈、锆、钛的摩尔比为2:1:20,得到催化剂E。 实施例5 其它条件如实施例2不变，改变连续搅拌时间为lh，pH升高为1. 7,得到催化剂F。 实施例6 其它条件如实施例2不变，改变连续搅拌时间为4h，pH升高为6. 0,得到催化剂G。 实施例7 其它条件如实施例2不变，改变连续搅拌时间为6h，pH升高为6. 5,得到催化剂H。 实施例8 按照铈、锆、钛的摩尔比为2:1:10,将硫酸钛溶于去离子水，然后加入硫酸锆、氯化 亚铈和碳酸铵，并加热至80~90°C并连续搅拌6h，然后进行过滤和洗涤，将所得固形物放 入烘箱中于100~ll〇°C烘干12h，最后经马弗炉于400°C空气中焙烧24h制得粉末状催化 剂，称为催化剂I。 实施例9 按照铈、锆、钛的摩尔比为2:1:10,将硫酸钛本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铈基氧化物催化剂，其特征在于，所述催化剂为金属氧化物催化剂CeOx@ZrO2‑TiO2，氧化铈CeOx均匀分散到锆钛复合氧化物ZrO2‑TiO2表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：单文坡，耿阳，胡晓，黄楠，丁鸿羽，廖勇，熊尚超，党皓，杨士建，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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