[發明專利]介孔二氧化鈦球負載的Mn-Ce-W復合氧化物脫硝催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201410254526.2
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104014331A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 張登松;施利毅;扈航;高瑞華;李紅蕊;張劍平
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海上惠納米科技有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/08;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種以介孔二氧化鈦球為基底的負載型催化劑制備方法，屬于環境保護中氮氧化物凈化技術領域，該催化劑可用于固定源和移動源排放的氮氧化物脫除。?

背景技術

燃煤電廠及機動車排放的氮氧化物是大氣中的主要污染物之一，是引起酸雨及光化學煙霧等破壞自然環境和生物健康的元兇，如何實現氮氧化物的高效脫除成為了當前重要的研究課題。選擇性催化還原（SCR）技術在常用的氮氧化物脫除技術中最為成熟，其中以NH₃為還原劑的催化技術研究最為常見，釩鈦類催化劑因其優良的催化性能而成為了主要的商用催化劑，但由于其明顯的缺點，比如含有的活性組分V₂O₅易揮發，活性溫度窗口較窄，抗毒性較差等缺點，而限制了其更大規模的應用。

一直以來，以二氧化鈦作為載體的脫硝催化劑具有高比表面積，溫度窗口廣，抗毒性較好等優勢，從而廣泛應用于新型催化劑的制備和研究當中。使用常見的催化活性組分，如Mn、Ce、Cu、Fe等浸漬負載在二氧化鈦表面可以實現活性組分的均勻負載，以達到良好的催化效率。專利號為CN103084182A的專利文件公開了一種無釩脫硝催化劑，該催化劑以Fe₂O₃-CeO₂為活性組分，TiO₂為載體，在中高溫段（250~500?^oC）脫硝效率達到80%以上，但低溫活性并不突出。

發明內容

本發明是針對現有脫硝催化劑的不足，提出了一種錳鈰鎢復合氧化物為活性組分負載介孔二氧化鈦球催化劑的制備方法，該方法具有環境友好、活性組分分散均勻、比表面積大、熱穩定性好，同時制備工藝簡單，適于大規模工業生產等特點，能夠有效提高催化活性和拓寬溫度窗口。

介孔二氧化鈦球負載的Mn-Ce-W復合氧化物脫硝催化劑的制備方法，該方法包括以下工藝步驟：

步驟一：取鈦鹽前驅體加入溶劑，配制成濃度為0.001~0.1?mol/L的溶液，室溫下攪拌30?min，隨后將溶液轉移到水熱釜中，填充率控制在30~90?%，在120~240?^oC下反應0.5~24?h，由過濾收集產物，用去離子水和溶劑洗滌2~5次，于60?^oC烘干，將產物置于管式爐中，以1~5?^oC/min的速率升溫至400~800?^oC，煅燒2~5?h，隨爐冷卻后即得到介孔二氧化鈦球。

步驟二：取步驟一制得的介孔二氧化鈦球，加入與介孔二氧化鈦球質量比為1：1~100的去離子水，再加入錳、鈰、鎢的前驅鹽，使得煅燒后錳氧化物質量、鈰氧化物質量、鎢氧化物質量分別占總質量的1~20?%，其余為二氧化鈦，混合溶液在攪拌下于50~120?^oC蒸干，產物經過研磨后置于管式爐中以1~5?^oC/min的速率升溫至400~800?^oC，煅燒2~5?h，隨爐冷卻后即得到介孔二氧化鈦球負載的Mn-Ce-W復合氧化物脫硝催化劑。

上述制備介孔二氧化鈦球過程中，鈦鹽前驅體為鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯和四氯化鈦中的一種；溶劑為丙酮、水、乙醇和乙二醇中的一種。不同種類的鈦鹽前驅體和溶劑，以及用量比例均會對介孔二氧化鈦球的形貌尺寸有較大影響，導致形狀的變化及大小的改變。

上述制備介孔二氧化鈦球過程中，水熱反應溫度和時間也會對介孔二氧化鈦球形貌尺寸有較大影響，導致形狀的變化及大小的改變。

上述錳鹽為醋酸錳、硝酸錳、氯化錳和硫酸錳中的一種；鈰鹽為醋酸鈰、硝酸鈰、氯化鈰和硫酸鈰中的一種；鎢鹽為鎢酸銨、偏鎢酸銨和磷鎢酸中的一種。不同鹽對二氧化鈦載體的結合力不同，會導致活性組分分散性的差異，造成催化活性的變化。

上述催化劑煅燒后錳氧化物質量、鈰氧化物質量、鎢氧化物的質量分數會影響催化劑的催化活性，不在上述質量分數范圍的催化劑會導致負載量過高或過低，造成催化活性的下降，從而無法得到專利中提及的高效脫硝催化劑。

上述煅燒升溫速率為1-5?^oC/min，煅燒溫度為400~800?^oC，若升溫速率和煅燒溫度超出此范圍，則會引起催化劑的燒結，介孔結構的破壞，造成催化劑比表面積的急劇下降，不利于催化劑的催化性能。

本發明與現有技術相比，其優勢如下：

（1）本催化劑使用錳鈰鎢三元活性組分，明顯地提高了催化活性和穩定性。