[發明專利]一種用于煙氣脫硝的高性能釩鈰鈦復合氧化物催化劑及其制法

在審

• 申請號: 201610022835.6
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105688888A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 齊蕾;湯琦;武笑穎
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及用于煙氣脫硝的釩鈰鈦復合氧化物催化劑及其制備方法。

背景技術

工業迅猛發展需要巨大的能源消耗，在我國以煤炭為主的的能源結構下，煤炭燃燒所排放的煙氣給環境造成了嚴重的污染，其中氮氧化物（NOx）帶來的環境污染尤為嚴重，其治理已經刻不容緩。在NOx排放控制技術中，以NH₃為還原劑選擇性催化還原NOx（即NH₃-SCR技術），是燃煤電廠煙氣脫硝最行之有效的方法。

目前，工業化應用的NH₃-SCR催化劑主要是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化劑，該催化劑的特點是在燃煤鍋爐電站中的NOx脫除效率在80%以上，且具有良好的抗硫性能，工作溫度為280-420^oC。但是，該催化劑中銳鈦型TiO₂載體在使用過程中也存在一些問題，如機械強度差、比表面積較小、在高溫下易轉晶為金紅石型TiO₂。為了克服以上缺點，我們嘗試將一些金屬陽離子摻入銳鈦礦型TiO₂的晶格形成鈦基固溶體。我國是稀土資源大國，其中稀土金屬氧化物二氧化鈰（CeO₂）由于具有優異的氧化還原性能、空的d軌道、良好的儲釋氧能力和豐富的氧空位而被廣泛用于燃煤電廠煙氣脫硝。將鈰離子摻入銳鈦礦型TiO₂晶格中形成鈰鈦固溶體，具有比表面積比單一TiO₂和CeO₂大，高溫焙燒后結構保持不變等特點。

我們通過一種簡便的制備方法，成功制備了一系列具有較高熱穩定性的的釩鈰鈦復合氧化物催化劑，其兼具了銳鈦礦型TiO₂和CeO₂的優勢，并有效地彌補了銳鈦礦型TiO₂的不足，在NH₃-SCR催化中表現出優異的催化性能和抗水抗硫性能。同時，本催化劑所用原料廉價易得，制備方法簡便快捷，能耗少，環境污染小，在NH₃-SCR催化脫硝領域有著潛在的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種釩鈰鈦復合氧化物催化劑及其制備方法和用途。以水熱法制備的鈰鈦固溶體為載體，采用簡單的浸漬法，所制備的釩鈰鈦復合氧化物催化劑具有熱穩定性好、NH₃-SCR性能高、抗水和抗硫性能優良等特點。

本發明的原理如下：

在水熱反應過程中，尿素首先受熱分解，逐漸釋放出NH₄⁺，溶液pH值增大，使鈦離子和鈰離子共同沉淀，經過晶體老化長大，焙燒后得到鈦鈰固溶體載體。利用活性組分和載體的相互作用，通過浸漬法使活性組分V₂O₅在鈰鈦固溶體表面分散，制備釩鈰鈦復合氧化物催化劑。

本發明的技術方案如下：

一種釩鈰鈦復合氧化物催化劑，以水熱法合成的鈰鈦固溶體為載體，通過浸漬負載活性組分五氧化二釩后，五氧化二釩主要以高分散的形式負載在鈰鈦固溶體表面，釩鈰鈦復合氧化物催化劑比表面積為10-105m²·g^-1。

一種制備上述的釩鈰鈦復合氧化物催化劑的方法，由如下步驟組成：

步驟1.將20mL鈦酸四正丁酯和0.62g硝酸鈰分散于20mL無水乙醇中，加入18.08g尿素，磁力攪拌30min后，將混合液轉移到聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，在180^oC水熱10h，然后將反應釜冷卻至室溫，對樣品進行離心洗滌，110^oC干燥12h，研磨，在管式爐中空氣氣氛下550^oC焙燒6h，即得到鈰鈦固溶體，標記為CeTi。