[發明專利]一種具有選擇性催化脫硝功能的金屬絲網及其制備方法

在審

• 申請號: 202010024939.7
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111167469A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李輝;馬云龍;馬曉宇;林健;符寒光
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/34;B01D53/86;B01D53/56;B01J35/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明公開了一種具有選擇性催化脫硝功能的金屬絲網及其制備方法，該脫硝催化劑的基體材料為不銹鋼金屬絲網，基體表面依次有NiAl粘接涂層，活性氧化物催化涂層，該涂層具有脫硝催化功效。首先采用噴霧造粒的方法，將納米級活性氧化物團聚成微米級粉末，粉末中含有納米結構，并在絲網基體上先采用等離子噴涂制備NiAl粘結層，再通過等離子噴涂方法制備納米氧化物涂層作為脫硝催化涂層。本發明催化劑具有傳熱傳質性能高、比表面積大、活性組分負載均勻、與基體結合強度高等優點，適用于工業生產中的催化脫硝應用。

技術領域

本發明屬于催化領域，涉及一種以金屬絲網為基體的脫硝涂層催化劑及制備方法

背景技術

氮氧化物(NO_x)是空氣中的主要污染物，這些污染物是由汽車尾氣，化石燃料的燃燒(尤其是發電廠的燃燒)造成的。NO_x對環境非常有害，會導致酸雨，光化學煙霧和臭氧層空洞等環境污染。目前，使用NH₃進行選擇性催化還原(SCR)是最廣泛的去除氮氧化物的使用措施。目前，許多關于SCR性能的工作大多數僅對粉末基催化劑進行測試，很少有對大規模的涂層型催化劑相關研究。

目前，常用的涂層型催化劑主要通過溶膠凝膠法、浸漬法等濕化學法制備，但是這些涂層與基體主要靠物理吸附，結合強度低，易脫落，無疑會降低涂層的使用壽命。大氣等離子噴涂(APS)是一種低成本，高靈活性的涂層沉積技術，不受基體材料和涂層材料的限制，APS制備的陶瓷涂層表面呈現多孔結構可以增加涂層的比表面積，增加催化反應產生。此外，等離子噴涂可以使粉末原料處于全熔融狀態和半熔融狀態下進行沉積，因此涂層具有更好的附著力，并獲得更長的使用壽命。

在SCR的實際工業應用中，通常采用將活性組分負載至蜂窩陶瓷中。然而，這些結構內部通道狹窄，會產生顯著的壓降，降低催化劑的熱傳遞和質量傳遞效率。而使用絲網作為基材，可以提高傳熱傳質性能，降低壓降，增大力學強度，提高催化劑的幾何柔韌性，可以在很大程度上克服傳統的蜂窩型催化劑的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以大面積制備、比表面積大、脫硝效率高、成本低、結合強度良好的整體式脫硝涂層催化劑的制備方法，主要克服現有催化劑結合差、易失活等缺點。

本發明的催化劑通過以下技術方案實現：

A.金屬絲網基體的預處理：先將金屬絲網浸泡于0.1-2mol/L稀鹽酸中除去表面氧化物，在丙酮中超聲清洗，除去表面污垢與油脂；用10-40目棕剛玉進行噴砂處理，增加基體的表面粗糙度。

B.等離子噴涂粉末的制備：將粒徑為5-100nm的MnO_x(MnO₂,Mn₂O₃,Mn₃O₄)、CeO₂和銳鈦型TiO₂粉末、PVA粘結劑以及去離子水按一定比例制備成漿料放入球磨罐中球磨，MnO_x(MnO₂,Mn₂O₃,Mn₃O₄)、CeO₂和TiO₂的質量比為5％-40％：5％-10％：90％-50％，去離子水的加入量為初始粉末總質量的100％-150％，PVA粘接劑有效加入量為初始粉末總質量的0.1％-3％，漿料放于轉速為60-300r/min的球磨機中，攪拌2-5h；攪拌均勻后采用噴霧干燥法，在入口溫度為160-200℃，出口溫度為100-130℃，壓縮空氣流量為0.8-2.0m³/h，蠕動泵轉速為2-6rpm的條件下，將納米粉末噴霧團聚，得到用于等離子噴涂的粉末，粒徑為20-60μm。。