[發(fā)明專利]一種中空微球SCR脫硝催化劑的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710396096.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN107159182A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李丹;王慧;王國(guó)華;陳留平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司;江蘇加怡熱電有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/10
• 分類號(hào): B01J23/10;B01J35/08;B01D53/86;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙)32258
• 代理人: 王美華,任曉嵐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于脫硝催化劑制備領(lǐng)域，特別涉及一種中空微球SCR脫硝催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

氮氧化物(NO_x)是世界公認(rèn)的主要大氣污染物之一，它破壞臭氧層，形成酸雨和光化學(xué)煙霧，影響生態(tài)環(huán)境，危害人類健康。人為源NO_x主要來自于火力發(fā)電、工業(yè)鍋爐爐窯以及機(jī)動(dòng)車輛的排放，我國(guó)NO_x排放主要以火力發(fā)電為主。

選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)煙氣脫硝技術(shù)因其脫硝率高(可達(dá)90％以上)、技術(shù)成熟，是火電廠采用低氮燃燒技術(shù)后進(jìn)一步控制NO_x排放的首選。隨著氮氧化物被列為“十二五”大氣污染總量控制約束性考核指標(biāo)，SCR煙氣脫硝裝置正大規(guī)模應(yīng)用于我國(guó)火電廠脫硝系統(tǒng)中。

催化劑是SCR煙氣脫硝技術(shù)的核心，其組成直接影響SCR系統(tǒng)的整體脫硝效果，除了催化劑活性材料以外，催化劑材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能也有重要影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有脫硝大多是高塵布置，提出一種具有壁厚尺寸可控中空微球結(jié)構(gòu)的鈰鈦高效無毒脫硝催化劑，該中空微球SCR脫硝催化劑的制備方法為：

以聚苯乙烯微球?yàn)槟０鍎捎眉谆Ｑ跻一谆然@進(jìn)行表面電荷修飾，再采用鈰、鈦氧化物包裹電荷修飾后的聚苯乙烯微球，然后煅燒除去聚苯乙烯獲得具有中空微球結(jié)構(gòu)的脫硝催化劑，

聚苯乙烯微球的直徑為50～500nm，

采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨對(duì)聚苯乙烯微球進(jìn)行表面電荷修飾的具體操作為：

(1)將聚苯乙烯微球分散在去離子水中，并向其中持續(xù)通入氧氣后，將聚苯乙烯微球放入去離子水中充分?jǐn)嚢瑁匀コ砻嫖降难鯕猓?/p>

本發(fā)明中未使用成本較高的引發(fā)劑，而是向聚苯乙烯微球通入相對(duì)穩(wěn)定的氧氣，卻與聚苯乙烯表面發(fā)生反應(yīng)形成羧基、羥基、過氧化物等功能基團(tuán)并分解成初始自由基，從而引發(fā)后續(xù)加入的帶雙鍵的單體在聚苯乙烯微球表面反應(yīng)聚合，

作為優(yōu)選：將10mL質(zhì)量百分濃度為2.5％的聚苯乙烯微球乳液分散到100mL去離子水中，

在室溫(25℃)下持續(xù)通入氧氣共4h，

通氧后將聚苯乙烯微球放入去離子水中攪拌的時(shí)間為30min，

(2)將甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨加入到步驟(1)中得到的聚苯乙烯微球體系中，水浴加熱反應(yīng)，

水浴加熱溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為2～4h，

(3)將步驟(2)反應(yīng)后所得的體系過濾，濾餅用無水乙醇洗滌三次，再用去離子水充分清洗，然后干燥得到表面經(jīng)電荷修飾的聚苯乙烯微球；

采用鈰、鈦氧化物包裹電荷修飾后聚苯乙烯微球的具體步驟為：

(1)將鈦酸四丁酯和硝酸鈰溶于乙醇中，并滴加水進(jìn)行水解反應(yīng)，得到溶液A，

(2)將上述得到的表面經(jīng)電荷修飾的聚苯乙烯微球分散于溶液A中，攪拌反應(yīng)2h得到溶液B，

(3)將氨水滴加入B溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)4h，過濾后濾餅用乙醇充分清洗，然后干燥得到聚苯乙烯/Ce-TiO₂復(fù)合微球；

最后的煅燒操作為，升溫速度1～5℃/min，煅燒溫度400～600℃，煅燒時(shí)間2～4h，

所得的鈰鈦中空微球中，氧化鈰在氧化鈦上均勻分布，兩者的摩爾比為Ti：Ce＝1：0.005～0.05。

本發(fā)明中以聚苯乙烯微球?yàn)槟０鍎ㄟ^自由基聚合反應(yīng)引入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨DMC，可以改善聚苯乙烯微球的表面帶正電荷，有利于聚苯乙烯微球的分散，同時(shí)也有利于控制水解后在添加氨水環(huán)境下荷負(fù)電的鈦醇鹽在聚苯乙烯微球上的包覆及包覆量，最后干燥、煅燒后除去聚苯乙烯，從而獲得具有中空微球結(jié)構(gòu)的脫硝催化劑。

而鈰鈦催化劑相對(duì)于釩具有無毒、不產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn)；中空結(jié)構(gòu)的鈰鈦催化劑具有高比面積和更加開放的孔道結(jié)構(gòu)，有利于氣體在催化劑表面的擴(kuò)散，提高催化性能；聚苯乙烯微球表面電荷修飾通過簡(jiǎn)單的自由基聚合反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單，不需要添加昂貴的引發(fā)劑等，容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；通過改變DMC、前驅(qū)體使用量和聚苯乙烯微球大小，從而可以控制中空微球的大小和壁厚，有利于根據(jù)煙氣粉塵性質(zhì)，設(shè)計(jì)出面向不同應(yīng)用體系的脫硝催化劑。

附圖說明

圖1為實(shí)施例3中，以500nm聚苯乙烯微球制得的Ce/Ti中空微球的表面形貌。

圖2為實(shí)施例5中，以400nm聚苯乙烯微球制得的Ce/Ti中空微球的表面形貌。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1