[發明專利]一種整體式低溫SCR脫硝催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610041982.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105709719A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 張先龍;劉鵬;呂雙雙;郭勇;黃健
• 申請（專利權）人: 湖北思搏盈環保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J21/06;B01J35/04
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技術領域

本發明屬于環境保護中的氮氧化物控制技術領域，具體是一種整體式低溫SCR脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物(NOx)是重要的大氣污染物之一，隨著汽車行業特別是柴油車行業的迅猛發展，汽車尾氣排放出的氮氧化物逐年增長，造成酸雨、光化學煙霧和臭氧層破壞等一系列環境問題，威脅著人類的生存環境。減少汽車NOx的排放量成為當前迫切需要解決的環境問題，因此國家對汽車尾氣排放標準進一步提高。選擇性催化還原法(SCR)是減少汽車尾氣中NOx排放量的有效方法，其核心技術為SCR催化劑。目前廣泛應用的商業NH₃-SCR催化劑為釩鈦基催化劑，由于其熱穩定性弱，活性窗口高并且窄，高空速耐受性低導致釩鈦基催化劑并不能應用于汽車尾氣脫硝。因此，低溫高SCR活性的脫硝催化劑的研究與應用具有重要的現實意義。

堇青石蜂窩陶瓷(CC)由于其熱膨脹系數低、床層壓降低、傳質效率高、放大效應小、催化劑分離再生容易、規模化結構易裝卸等優點而受到廣泛關注。但由于其比表面積小，傳統的浸漬法無法在其表面有效的負載活性物質，在堇青石蜂窩陶瓷基體表面附上涂層是一種提高堇青石比表面積的有效方法。

目前，研究整體式脫硝催化劑種類繁多。公開號為CN104353485A的專利堇青石為第一載體，通過離子交換發制備了Cu/ZMS-5，以二氧化硅溶膠或醋酸鋯為粘結劑，制備了Cu/ZSM-5/CC催化劑，該法制備的催化劑在漿料涂覆過程中不易堵孔，涂層牢固，但該催化劑的低溫活性較差，反應溫度超過170℃時活性才超過90％，并且在涂層之前還要對堇青石進行酸堿或有機物處理，同時還要經過二次涂覆，工藝復雜，成本較高，目前應用較少。公開號為CN1020191187A的專利通過原位沉淀方法在堇青石表面形成均勻牢固的TiO₂-SiO₂涂層，并通過原位沉淀法負載了Mn-Fe-Cr-Ce-W復合氧化物，低溫脫硝活性較高，但該法工藝復雜，成本較高，限制了其在工業上的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種整體式低溫SCR脫硝催化劑及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種整體式低溫SCR脫硝催化劑，所述催化劑是以堇青石蜂窩陶瓷作為載體，通過自蔓延燃燒合成法制備的含TiO₂和錳氧化物的新型整體式蜂窩陶瓷催化劑。

具體的，所述的整體式低溫SCR脫硝催化劑，其制備方法按如下步驟進行：

(1)TiO(NO₃)₂前驅液的制備：室溫攪拌下將鈦酸四正丁酯置于燒杯中，加入無水乙醇，混合均勻后加入去離子水，得到白色沉淀，滴加濃硝酸直至白色沉淀消失為止，得到TiO(NO₃)₂前驅液。

(2)燃燒液的制備：將50％Mn(NO₃)₂溶液加入到步驟(1)所述前驅液中，同時加入甘氨酸作為燃燒劑，一定水浴加熱攪拌，制得所需燃燒液。

(3)將堇青石浸沒于步驟(2)所述燃燒液中，取出后吹去多余液體，置于馬弗爐中點燃，取出后自然冷卻，制得所需蜂窩式整體催化劑。

具體的，所述步驟(1)中的鈦酸四正丁酯，無水乙醇，去離子水的體積比為1：1：4。

具體的，所述步驟(2)中的水浴加熱攪拌溫度為50℃，時間為1h。

具體的，所述步驟(2)中Mn(NO₃)₂按照摩爾比Ti：Mn＝0～1的量加入前驅液。

具體的，所述步驟(3)中堇青石浸沒燃燒液的時間為2～10min，點燃時間8～15min，點燃溫度為300～500℃。

本發明具有如下有益效果：

1、本發明是低溫型脫硝催化劑，可利用模擬煙氣中的混合氣體，在較低溫度下100～300℃的窗口下可實現較高的脫硝率，在催化反應溫度為100℃時NO轉化率可達85％以上，150℃時NO轉化率可達99％；

2、本發明中整體式催化劑制備方法具有工藝簡單，原料價格低廉等優點；

3、本發明的整體式脫硝催化劑在制備過程中不需煅燒等步驟，極大的降低了能耗，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明實施例1催化劑在100℃-300℃反應溫度下脫硝率變化曲線。

圖2是本發明實施例2催化劑在100℃-300℃反應溫度下脫硝率變化曲線。