超耐水硫中毒低温SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及scr脱硝催化剂，具体涉及一种超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、垃圾焚烧技术因兼具快速减量化和资源化优势而被广泛应用，但其释放的nox等污染物严重威胁生态环境与公共健康。氨选择性催化还原（nh3-scr）技术凭借低温活性优异、脱硝效率高及氨逃逸量小等优势成为重点发展方向。然而，垃圾焚烧烟气温度（<250℃）与商用v2o5-wo3（moo3）/tio2脱硝催化剂活性温度窗口（300～400℃）不匹配，且烟气中水含量高（15%-20%），so2、碱金属、hcl等组分易导致催化剂中毒失活。现有研究虽通过组分优化或结构设计改进催化剂性能，但开发适用于垃圾焚烧烟气条件的催化剂面临低温活性不足、抗中毒机制不明及抗中毒稳定性差等挑战。

2、由金属阳离子和有机配体自组装形成的金属有机骨架材料（mofs）由于其孔径可调，大量可调的活性位点以及高比表面积等特点在脱硝催化领域备受关注。zif-8合成方法简单，具有远超一般金属氧化物催化剂的比表面积、有序的孔结构，以及卓越的水热稳定性，具有作为金属氧化物载体的潜在可能性。

3、如何解决现有scr脱硝催化剂在低温使用条件下，对水和二氧化硫耐受性差，易发生失活，进而导致低温脱硝效率偏低，难以满足使用要求等问题，依然是本领域亟待取得突破的技术难点之一。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的至少一种不足，本发明提供一种超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的scr脱硝催化剂在低温工况下不仅具有较高的脱硝活性，而且具有优异的抗水耐硫性能。

2、本发明为达到其目的，提供如下技术方案：

3、本发明一方面提供一种超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将锡盐、铈盐、锆盐和草酸混合，并在表面活性剂存在下研磨，将研磨所得混合物烘干，之后煅烧，得到sn-cezro2催化剂；

5、s2、将铜盐、锌盐溶解在无水甲醇中，得到zif金属前驱体溶液，向其中加入步骤s1得到的所述sn-cezro2催化剂，超声分散均匀，得到溶液a；

6、s3、将2-甲基咪唑的无水甲醇溶液作为溶液b，将所述溶液b加入所述溶液a中，在室温下搅拌反应，之后用无水甲醇离心洗涤反应产物，干燥后得到所述scr脱硝催化剂。

7、优选地，步骤s1中，所述锡盐中的sn、所述铈盐中的ce和所述锆盐中的zr的摩尔比为0.1-0.3:6-8:2-4；

8、相对于步骤s1中所用的所述锡盐、铈盐和锆盐中的金属离子总量，所述草酸和所述金属离子总量的摩尔比为1.5-2:1。

9、优选地，步骤s1中，所述表面活性剂选自peg 600、ctab和sds中的一种或多种；

10、所述表面活性剂的用量与所述锡盐、铈盐、锆盐总质量的比值为2%-12%。

11、优选地，步骤s1中，先将所述锡盐、铈盐、锆盐和草酸混合研磨5-10min，然后再加入所述表面活性剂继续混合研磨30-60min。

12、优选地，步骤s2中，相对于所述铜盐和所述锌盐中cu元素、zn元素的总物质的量，所述cu元素的占比为50-80%；

13、和/或，步骤s2中，相对于每100ml的所述溶液a，所述sn-cezro2催化剂的加入量为0.1-0.2g。

14、优选地，步骤s2中，所述zif金属前驱体溶液中的金属元素总浓度为0.1-1.0mol/l。

15、优选地，步骤s2中所述铜盐和所述锌盐的总量，与步骤s3中所述2-甲基咪唑的用量的摩尔比为1:5-7。

16、优选地，步骤s1中，所述烘干在60-80℃下进行；

17、和/或，步骤s1中，所述煅烧的温度为400-700℃，煅烧时间为3-6 h；

18、和/或，步骤s3中，所述干燥为真空干燥，干燥温度为60-80℃；

19、和/或，步骤s3中，在所述室温下搅拌反应的时间为6-12h；

20、和/或，步骤s3中，所述溶液b中2-甲基咪唑的浓度为1-1.5 mol/l；

21、和/或，步骤s1中，所述锡盐为sncl4·5h2o、sncl2·2h2o中的一种或多种；所述铈盐为ce(no3)3·6h2o、碳酸铈中的一种或多种；所述锆盐为zr(no3)4·5h2o、碳酸锆中的一种或多种；

22、和/或，步骤s2中，所述铜盐为cu(no3)2·3h2o；所述锌盐为zn(no3)2·6h2o。

23、本发明另一方面提供一种采用上文所述的制备方法制得的超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂；

24、所述scr脱硝催化剂具有纳米花结构。

25、本发明再一方面提供上文所述的scr脱硝催化剂的应用，所述scr脱硝催化剂在烟气脱硝净化中应用。

26、本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

27、本发明方法提供了一种具有疏水亲气纳米花结构的超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂。该催化剂以cezro2氧化物为活性主体，通过sn元素掺杂改性并负载于cuxzn1-x-zif载体，构筑出兼具高活性与强抗中毒能力的新型催化体系。与传统低温脱硝催化剂相比，本发明催化剂在含有15% h2o、150ppm so2的工况条件下仍保持优异的低温脱硝效率，抗水、耐硫及低温活性得到协同提升，特别适用于垃圾焚烧等复杂烟气工况下的低温脱硝净化，具有广阔的工业化应用前景。此外，本发明催化剂活性组分配方及其制备工艺简单，对环境污染小。

1.一种超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述锡盐中的sn、所述铈盐中的ce和所述锆盐中的zr的摩尔比为0.1-0.3:6-8:2-4；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述表面活性剂选自peg600、ctab和sds中的一种或多种；

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，先将所述锡盐、铈盐、锆盐和草酸混合研磨5-10min，然后再加入所述表面活性剂继续混合研磨30-60min。

5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，相对于所述铜盐和所述锌盐中cu元素、zn元素的总物质的量，所述cu元素的占比为50-80%；

6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述zif金属前驱体溶液中的金属元素总浓度为0.1-1.0mol/l。

7.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述铜盐和所述锌盐的总量，与步骤s3中所述2-甲基咪唑的用量的摩尔比为1:5-7。

8.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述烘干在60-80℃下进行；

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的超耐水硫中毒低温scr脱硝催化剂；

10.权利要求9所述的scr脱硝催化剂的应用，其特征在于，所述scr脱硝催化剂在烟气脱硝净化中应用。