[發(fā)明專利]一種脫硝催化劑用復(fù)合載體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310734502.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103706406A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J32/00
• 分類號(hào): B01J32/00;B01J21/16;B01J35/10;B01J23/22;B01D53/86;B01D53/90;B01D53/56
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保材料，屬于大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可替代二氧化鈦的脫硝催化劑用載體，并進(jìn)一步涉及一種脫硝催化劑用復(fù)合載體以及其制備方法。

背景技術(shù)

氮氧化物是目前最重要的空氣污染物之一，主要來源于生產(chǎn)、生活中所使用的煤、石油、天然氣等燃燒產(chǎn)生的廢氣，其中約70％來自于煤炭的直接燃燒，是造成酸雨、光化學(xué)煙霧和臭氧層空洞的主要原因，對(duì)生態(tài)環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人體健康產(chǎn)生巨大的危害。據(jù)有關(guān)研究統(tǒng)計(jì)：2010年我國氮氧化物排放量為2273萬噸，到2020年將會(huì)超過3000萬噸。因此，國家對(duì)工業(yè)廢氣、工業(yè)燃煤、火力發(fā)電燃煤、汽車尾氣等實(shí)行嚴(yán)格的排放限制，因此，如何有效的控制氮氧化物的排放成為目前大氣污染治理領(lǐng)域的焦點(diǎn)。通過煙氣脫硝可以從根本上控制對(duì)氮氧化物的排放。

選擇性催化還原（selective?catalytical??reduction,簡稱SCR）脫硝，是指在一定溫度和催化劑作用下，利用還原劑（NH₃、甲烷、硫脲、CO、H₂等）選擇性地將氮氧化物還原為無污染的氮?dú)猓瑥亩_(dá)到凈化空氣的目的。SCR系統(tǒng)中，催化劑的性能直接影響氮氧化物的脫除效果，由于脫硝催化劑的主體由催化劑載體構(gòu)成，占脫硝催化劑重量的80%-?90%，其性能直接關(guān)系到氮氧化物的脫硝率，因此，脫硝催化劑載體的性能顯得尤為重要。

目前使用最多的脫硝催化劑載體是二氧化鈦(TiO₂)。二氧化鈦(TiO₂)?作為一種寬禁帶半導(dǎo)體，具有優(yōu)良催化活性功能，當(dāng)負(fù)載V₂O₅、WO₃、MnO₂時(shí)可以選擇性的催化還原氮氧化物，從而達(dá)到脫硝的目的。但其存在的缺陷是在SCR系統(tǒng)中，二氧化鈦載體與煙氣的接觸傳質(zhì)并不充分，而且脫硝催化劑載體專用的二氧化鈦由于生產(chǎn)工藝需要煅燒，生產(chǎn)過程不易控制，導(dǎo)致價(jià)格十分昂貴，如：中國發(fā)明專利CN?103349991?A公開了一種脫硝催化劑用載體，該載體以偏鈦酸為原料，同時(shí)加入粉體二氧化硅，通過煅燒得到具有持久熱穩(wěn)定性的脫硝催化劑。盡管該發(fā)明通過使用二氧化硅提升了催化劑的熱穩(wěn)定性，但煙氣與催化劑的接觸傳質(zhì)并不充分，因此導(dǎo)致二氧化鈦的催化活性不能充分發(fā)揮。

為了進(jìn)一步提高脫硝催化傳質(zhì)效果，降低成本，包括沸石分子篩、氧化鋁、凹凸棒土、膨潤土、硅藻土等多孔材料作為脫硝催化劑載體發(fā)揮了重要作用。如：中國發(fā)明專利CN?102527404?B公開了一種以γ-?三氧化二鋁為載體的中低溫SCR脫硝催化劑及其制備方法，該發(fā)明以γ-Al2O3?為載體，利用γ-?三氧化二鋁高比表面積、高孔容通過浸漬醋酸錳、硝酸鑭、硝酸鐵，然后干燥、煅燒得到催化劑；中國發(fā)明專利CN?103252230?A公開了一種新型脫硝催化劑的制備方法，該方法采用了凹凸棒土、膨潤土、4A分子篩、硅藻等多種多孔材料做脫硝催化劑的載體；中國發(fā)明專利CN?102389791?A公開了一種以高嶺土為載體的脫硫脫硝催化劑及其制備方法，該催化劑以高嶺土為載體、以稀土金屬氧化物氧化鑭、氧化鈰為活性組份制備了脫硝催化劑，以高嶺土為載體，原料來源廣泛，容易獲取，成本較低。上述發(fā)明專利采用了多孔材料提升了脫硝催化傳質(zhì)效果，但明顯的缺陷是這些材料的活性較低，導(dǎo)致催化效率降低。盡管國內(nèi)外對(duì)其多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷改進(jìn)，獲得了不同孔道的載體材料如Y沸石、β沸石、CHA沸石、SAPO沸石、MOF沸石、FAU沸石、ZSM-5、MOR沸石、ZSM-35、SUZ-4等，但未能得到可替代二氧化鈦活性的載體材料。

進(jìn)一步，為了彌補(bǔ)二氧化鈦的脫硝催化傳質(zhì)效果和提高沸石、氧化鋁的活性，目前已有公開采用復(fù)合載體。如中國發(fā)明專利CN1792431A公開了以蜂窩陶瓷為骨架材料，以Al₂O₃?和TiO₂?為復(fù)合載體，其中Al₂O₃?為內(nèi)層載體，TiO₂?為外層載體，活性組分為V₂O₅和WO₃，雖然該催化劑的脫硝活性高，但是催化劑的穩(wěn)定性較差。

根據(jù)上述，無論是單一的TiO₂?載體、多孔沸石載體，還是復(fù)合的載體，都無法同時(shí)具備脫硝催化劑載體高效傳質(zhì)、高活性、高穩(wěn)定性、低成本的要求。

發(fā)明內(nèi)容