用于大气污染物氮氧化物低温催化净化的高效稀土铈基催化剂的创制

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氮氧化物(NOx)是大气污染物 PM2.5和臭氧的主要前体物,被列为大气污染的主要治理对象。针对非电行业(钢铁、水泥、玻璃、陶瓷等行业)的高效NOx治理是解决当前我国大气污染问题的关键点。氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术是最有效的NOx脱除(脱硝)技术,催化剂是该技术的核心。目前V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂已商业化并广泛用于火力发电厂中的NOx减排,但工作温度较高(300~400 ℃)、易被SO2毒化、活性组分V2O5剧毒以及无害化处理成本高等缺点限制了其在非电行业的低温(<300℃)脱硝技术中的进一步应用。研究并开发出价廉易得、低温活性高、抗硫中毒性能强的环境友好型非钒基低温脱硝催化剂成为当前大气防治领域亟待解决的卡脖子难题。基于此,本项目研发了一种环境友好型Cr-Ti/CeO2高效低温脱硝催化剂,该催化剂以稀土铈基氧化物为主活性成分,通过Ti、Cr元素的掺杂改性以及Cr-Ti-Ce之间相互作用对结构与电子性质的调控作用,在低温条件(<250℃)下即可实现对NOx较高的转化率(>95%),并且在250℃时通入500 ppm SO2的反应条件下转化率仍然能够维持在90%以上,N2选择性接近100%,展现出优异的低温活性和抗硫性能。因此,本项目所研发的稀土铈基催化剂克服了商用钒基催化剂具有生物毒性、使用温度高(>300℃)、遇SO2易失活等缺点,具有无毒、低温活性高、抗硫性强、N2选择性高、成本低廉等显著优势,不仅能高效防治NOx污染,还有助于我国稀土资源的高价值利用,契合“深入打好污染防治攻坚战”和“稀土资源高价值利用”国家重大战略需求,具有重要的科学研究价值和广阔的应用前景。