[發明專利]一種SCR脫硝催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610032852.8
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105688922B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 張鵬
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: B01J23/847
• 分類號: B01J23/847;B01D53/86;B01D53/76;B01D53/56
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司41109
• 代理人: 王曉麗

技術領域

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種SCR脫硝催化劑及其制備方法，特別涉及一種具有蛇紋石-介孔二氧化鈦-鎳釩復合氧化物的層狀結構的SCR脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物(NO_x)主要來源于燃煤電廠、垃圾焚燒廠等固定源以及柴油機、汽油機等移動源。NO_x不僅污染大氣環境還會造成酸雨、光化學煙霧、PM2.5、臭氧層破壞等現象進而對人類的身體健康造成危害。工業上脫除煙氣中NO_x最為有效的方法是以NH₃為還原劑的SCR技術。該技術的核心是催化劑，其工業化的催化劑體系是以MO₃或WO₃改性的V₂O₅/TiO₂，該催化體系具有催化反應活性高、抗SO₂中毒性能強的優勢，但是其制備成本較高，并且在實際工程應用中，由于煙氣溫度較高（400℃左右）其會造成活性組分V₂O₅發生升華，同時煙氣中含有的大量飛灰會對催化劑產生嚴重腐蝕進而影響催化劑的使用壽命。因此，如何制備新型的SCR脫硝催化劑使其克服以上不足具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足提供一種SCR脫硝催化劑及其制備方法，采用廉價易得的其它材料全部或部分代替TiO₂，既可以降低催化劑的制作成本又可以提高催化劑的機械強度和耐腐蝕性能，同時采用其它金屬氧化物與釩作用形成復合氧化物從而降低釩在高溫條件下發生升華的可能。同時以鎳和釩的復合氧化物作為SCR脫硝催化劑的活性組分一方面可以大大降低釩的氧化物發生升華的可能，另一方面還可以強化催化劑的脫硝效果。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案：

一種SCR脫硝催化劑，具有蛇紋石-介孔二氧化鈦-鎳釩復合氧化物的層狀結構，其中蛇紋石、介孔二氧化鈦、鎳釩復合氧化物的質量比為(25~45):(30~70):(0.5~2.0)，其中鎳釩復合氧化物為活性組分焦釩 酸鎳Ni₂V₂O₇，蛇紋石為顆粒，在蛇紋石顆粒外層包覆介孔TiO₂涂層，再在涂層表面涂覆活性組分焦酸鎳形成復合氧化物的活性層。

上述SCR脫硝催化劑，所述蛇紋石為300-400目顆粒。

上述SCR脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1）蛇紋石的破碎：

將蛇紋石研磨后篩取300~400目的樣品備用。

2）載體表面的改性：

將300~400目的蛇紋石、山梨醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、水和20-28wt%氨水按照質量比為300:5:3:(100~130）：

(15~30)的比例混合后，將其置于50~80℃的水浴條件下回流處理4~6h，隨后將所得的物料轉移至105~120℃的烘箱中處理6~10h；

3）介孔TiO₂的涂覆：

分別稱取一定量的鈦酸四丁酯、乙酸雙丙酮丙烯酰銨滴加到濃度為10-20wt%硝酸溶液中，在室溫條件下攪拌25-35min后繼續老化處理4-8h，隨后稱取一定量的經過表面處理的蛇紋石加入到上述混合溶液中，其中蛇紋石、鈦酸四丁酯、乙酸雙丙酮丙烯酰銨和硝酸的質量比為10：(28~120)：(0.5~2):（1.0~5.0），將上述混合物在500~800rpm/min的條件下處理18~24h，隨后將溶液置于70~90℃的水浴中緩慢蒸干，將所得產物在105~120℃干燥處理5~12h后于450-500℃下焙燒處理3-7h，制得經TiO₂涂覆后的蛇紋石，用其作為催化劑的載體；

4)活性組分的負載

分別稱取等重量的偏釩酸銨和草酸溶于去離子水中，在200~400 rpm /min攪拌條件下處理15~30min，待溶液澄清后向其中加入硝酸鎳和經TiO₂涂覆后的蛇紋石載體，其中偏釩酸銨、硝酸鎳和載體的重量比為1:1.243:(60~250)，將該混合物在60~80℃攪拌下水浴蒸干，得到固體混合物，將所得到的固體混合物置于105~120℃干燥處理6~12h后于450-550℃下焙燒處理2-5h，得催化劑固體顆粒；

5）催化劑的成型