[發明專利]一種多孔二氧化鈦作為載體的光催化脫硝催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202011322054.1
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112547045A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 趙羽;王光應;宋劍
• 申請（專利權）人: 安徽元琛環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

本發明公開一種多孔二氧化鈦作為載體的光催化脫硝催化劑的制備方法，涉及催化劑技術領域，基于現有的脫硝催化劑制備工藝較為復雜、低溫脫硝活性差的問題提出的。本發明利用活性炭作為模板劑制備不同比表面積的多孔TiO₂，負載不同含量的WO₃和V₂O₅，活性炭豐富的孔道結構能夠支撐其作為良好的硬模板劑，活性炭的用量越多，多孔TiO₂比表面積越大，當多孔TiO₂比表面積為883m²/g，鎢酸銨、偏釩酸銨與多孔TiO₂質量比為5:3:100時，在紫外光的照射下達到了得到了90％的氮氧化物光催化脫除效率，最高氮氧化物光催化脫除效率為94.3％，相比于低比表面積的商業TiO₂，極大的提高了催化劑的光催化脫硝效率。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，具體涉及一種多孔二氧化鈦作為載體的光催化脫硝催化劑的制備方法。

背景技術

我國是一個煤炭資源非常豐富的國家，且大多數的煤的品質都很好，所以燃煤發電再我國具有相當高的經濟性。且燃煤發電具有優秀的調峰性能，電網穩定性完全可以通過發電廠的發電量調控來維持。2018年，中國發電量全球第一，近6.8萬億千瓦時，其中火力發電量占總發電量的73.23％。然而火力發電，特別是燃煤發電的鍋爐煙氣中含有大量的氮氧化物、粉塵、二氧化硫和二惡英等。對于燃煤鍋爐煙氣的排放處理刻不容緩。

目前煙氣脫硝的方法主要有選擇性催化還原(SCR)和非選擇性催化還原(SNCR)，或者上述兩種方法結合使用。其中SCR方法由于其高轉化效率已經成為可靠且廣泛運用的脫硝方法。常規SCR脫硝催化劑運行溫度一般在280℃-320℃之間，目前煙氣一般需要先脫硫再脫硝，這就導致了煙氣溫度的降低，進而導致脫硝效率下降。所以煙氣在進入脫硝系統前需要進入加熱，浪費了大量的能源。

目前，低溫脫硝催化劑主要以TiO₂作為載體，專利CN109718767A中，通過分段浸漬和煅燒制備了TiO₂負載的Ru基催化劑，且摻雜了Ce和Mn元素，該催化劑在80-120℃實現了良好的超低溫脫硝效果。然而此催化劑中活性組分為貴金屬Ru，催化劑成本太高，且載體為工業TiO₂，活性位分散不理想。不添加貴金屬的TiO₂負載型催化劑低溫脫硝溫度較高，專利CN101468314A以氧化釩為活性組分、溶膠凝膠法制備的TiO₂為載體，且催化劑中部分氧被氟取代，在200℃以上達到了90％以上的NO脫除率。也有用納米TiO₂作為載體的脫硝催化劑，但是低溫脫硝活性不理想，專利CN101502796A中，以納米TiO₂為載體和骨架，活性組分為WO₃和V₂O₅，結合劑為玻璃纖維，在250-400℃時具有65％-95％的脫硝效率。所以不論是工業TiO₂和納米TiO₂，在常規SCR脫硝催化系統中低溫效果都不好。專利CN107552042A以凹凸棒土為載體，以片狀鈦酸錳包覆凹凸棒土，片狀鈦酸錳表面負載CeO₂，形成一種三維立體結構，改善了催化劑可見光條件下低溫活性不足的缺點，在90℃時達到了光催化脫硝效率95.7％。然而該催化劑制備工藝較為復雜，區別于目前工業化生產中常用的整體式脫硝催化劑生產方法，放大難度較大。

常規TiO₂載體負載的催化劑光催化脫硝性能較差原因是在光催化過程中，反應物首先需要吸附在催化劑表面，再進行光催化反應，因此反應物在催化劑表面吸附能力是光催化反應效率的決定性因素之一，特別是在反應物濃度不高時顯得尤為重要。常規TiO₂比表面積小，吸附效果差，納米TiO₂比表面積高主要是各個納米粒子之間的堆積孔較多，能起到吸附效果的孔道很少，限制了其在光催化脫硝中的應用。

發明內容