[發明專利]基于鈦絲網的Mn-Ce-W復合氧化物整體式脫硝催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201410254549.3
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104014332A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 張登松;施利毅;蔡思翔;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;B01D53/86;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

本發明涉及一種具有三維花狀結構的鈦絲網基整體式脫硝催化劑的制備方法，屬納米材料制備工藝和環保技術領域。

背景技術

氮氧化物（NO_x）是目前出現酸雨，臭氧層空洞，全球氣候變暖，光化學煙霧等嚴重環境問題的重要原因之一。根據報道，我國以煤炭為主要能源結構的整體趨勢在未來一段時間內尚無法改變，因此，燃煤所產生的氮氧化物污染已經成為我國目前迫切需要解決的問題。

目前，對氮氧化物的氨氣選擇性催化還原（NH₃-SCR）是目前應用最廣泛的氮氧化物脫除方法。在對該方法的研究中，對催化劑的制備與選擇是最為重要的一環。除去已經商用的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑，對氮氧化物的氨氣選擇性還原催化劑的研究熱點主要集中在各類變價金屬氧化物上(CuO_x、FeO_x、MnO_x、CoO_x等)，該類催化劑因內部存在的變價金屬氧化物具有強氧化還原性能，可以有效的支撐催化反應循環過程。在實際應用中，這些催化材料必須被負載在已經過成型加工的載體上，即整體式催化劑。在近期的研究工作當中，中國專利CN101444727A公布了一種以二氧化鈦，膨潤土和海泡石作為載體，WO₃、MoO₃、V₂O₅、CeO₂、Nb₂O₅作為活性組分，經過浸漬負載，擠出成型和控溫煅燒后合成整體式蜂窩催化劑的方法。中國專利CN103537275A則提供了一種由金屬纖維負載金屬絲網，隨后將活性組分V₂O₅和助劑由浸漬法進行負載的整體式催化劑制備方法。但上述催化劑制備方法主要存在制備過程繁瑣、粘結劑導致二次污染、活性組分分布不均勻和易發生高溫燒結等缺點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種以鈦絲網作為基底，表面具有三維花狀結構的整體式脫硝催化劑的制備方法。催化劑的載體為鈦絲網，其自身可以提供較多的表面酸位，并具有很好的傳質和傳熱能力，有利于催化反應的進行。該脫硝催化劑的活性組分由水熱法直接在金屬絲網上原位生長，而后經過高溫煅燒得到Mn-Ce-W復合金屬氧化物。因此，其與載體具有良好的結合力及熱穩定性，不易在高溫條件下團聚或脫落，且可以通過改變反應物種的加入量實現對表面活性物種形貌，結構及成分的控制。并且，該制備方法僅需一步水熱反應隨后的控溫煅燒過程即可制備完成，是一種簡單易行的催化劑制備方法。

本發明涉及一種上述催化劑的制備方法，包括以下步驟：

A：鈦絲網的預處理：將鈦絲網卷成卷狀后，分別在超聲條件下由乙醇和3?mol/L的稀鹽酸各洗滌30?min，以除去表面的污垢和金屬氧化層，隨后由去離子水沖洗，在60?^oC下干燥3?h后，備用；

B：催化劑的制備：首先，配置金屬鹽（鈰鹽+錳鹽+鎢鹽）總濃度為0.08~0.8mol/L，沉淀劑濃度為0.15~0.75?mol/L的去離子水溶液。隨后，將處理好的鈦絲網放入其中充分浸沒1?h，以60~80%的反應釜填充率轉移至高壓反應釜中，在不銹鋼外殼保護下，于120~210?^oC條件下反應12~24?h。待自然冷卻后將產物用去離子水洗滌，在60?^oC下干燥過夜。最后，以1?^oC/min的速率升溫至300~600?^oC，保溫3~7?h，隨爐冷卻后可以得到所述的具有三維花狀結構的鈦基整體式脫硝催化劑。

上述沉淀劑的加入量與反應液整體的pH值有關，因此，采用少于上述范圍內的加入量則會導致活性組分無法完全負載在催化劑載體上，影響催化劑活性。而采用超出上述范圍內的加入量可能會導致催化劑載體在反應過程中發生腐蝕，影響催化劑的機械強度。

上述沉淀劑為氨水，氯化銨，尿素中的一種，選用不同的沉淀劑可能會導致活性組分無法均勻負載或在水熱反應中形成的形貌無法控制，從而影響催化劑的催化活性。

上述金屬鹽的加入量與所獲得催化劑表面的活性組分覆蓋情況有關，采用超出上述范圍內的加入量可能會導致催化劑表面覆蓋的活性組分過少或團聚，影響催化劑的催化活性。