[發明專利]新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑及制備方法

在審

• 申請號: 202110247154.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112973667A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 母佰龍;張曉波;崔廣榆;羅少鵬;馬麒帆;蘇凱歌;李愉龍
• 申請（專利權）人: 河南康寧特環保科技股份有限公司
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J23/10;B01J23/34;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 崔衛琴

1.一種新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：脫硝催化劑包括催化劑主體結構，催化劑主體結構包括催化劑載體和催化活性物質，催化劑載體成分包括鈦白粉，催化劑載體成分還包括Ti、Zr和Al改性層柱黏土中至少一種，其中Ti、Zr和Al作為層柱黏土的柱撐劑，催化活性物質包括V、Ce、Mn、Ho、La和Pr的氧化物中至少一種。

2.根據權利要求1所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：所述改性層柱黏土的原材料組分為膨潤土、蒙脫石、膠嶺石、累托土、斑脫土、貝得石和漢克特石中至少一種，改性層柱黏土的原材料粒徑為180-220目。

3.根據權利要求1所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：所述改性層柱黏土Ti柱撐劑的前驅體為TiCl₄或Ti(OC₄H₉)₄，Zr柱撐劑的前驅體為ZrCl₄或ZrO(NO₃)₂·2H₂O，Al柱撐劑的前驅體為AlCl₃或Al(NO₃)₃·6H₂O。

4.根據權利要求1所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：所述脫硝催化劑的結構為蜂窩式，所述催化劑載體占催化劑主體結構的質量分數為95-99wt%，催化活性物質占催化劑主體結構的質量分數為1-5wt%。

5.根據權利要求1所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：所述催化劑載體還包括結構助劑、粘合劑和增塑劑。

6.根據權利要求5所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：所述結構助劑為玻璃纖維和紙漿棉中至少一種，粘合劑為聚丙烯酰胺和甲基纖維素中至少一種，增塑劑為聚氧化乙烯。

7.根據權利要求5所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑，其特征在于：所述結構助劑占催化劑載體的質量分數為2%-8%，粘合劑占催化劑載體的質量分數為2%-8%，增塑劑占催化劑載體的質量分數為2%-8%。

8.一種根據權利要求1所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）制備改性層柱黏土柱撐劑；

（2）將改性層柱黏土的原材料組分加入到溶劑中，加入分散劑，攪拌至充分分散，得到黏土懸浮液；

（3）將步驟（1）中柱撐劑滴加到步驟（2）中黏土懸浮液中，繼續攪拌，用去離子水清洗并調節pH值為6.5-7.5，烘干后煅燒、粉碎，即可得到改性層柱黏土；

（4）將步驟（3）中改性層柱黏土和鈦白粉混合均勻后，加入活性物質的前驅體溶液，并加入結構助劑、粘合劑和增塑劑，充分混煉均勻，經過陳腐、預擠出、成型、干燥和鍛煉，即可得到二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑。

9.根據權利要求8所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中柱撐劑包括Ti柱撐劑、Zr柱撐劑、Al柱撐劑，Ti柱撐劑的制備方法為：在攪拌條件下，將Ti前驅體加入到HCl中，Ti前驅體和HCl的摩爾比為1-3:1，繼續攪拌30-60 min，靜止2-6 h，得到Ti柱撐劑；Zr柱撐劑的制備方法為：將Zr前驅體加入到去離子水中，制成濃度為0.1-0.5 mol/L的溶液，加熱至85℃，并持續攪拌4-8 h，得到Zr柱撐劑；Al柱撐劑的制備方法為：將NaOH溶液加入到Al前驅體溶液中，NaOH和Al前驅體的摩爾比為1-2:1，持續攪拌8-16 h，靜止2-6 h，得到Al柱撐劑。

10.根據權利要求8所述的新型二氧化鈦摻雜改性層柱狀黏土脫硝催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中溶劑為去離子水、丙酮、酒精、去離子水+丙酮或去離子水+酒精，其中去離子水+丙酮中去離子水和丙酮的比例為1:0.5、1:1、1:2或1:4，去離子水+酒精中去離子水和酒精的比例為1:0.5、1:1、1:2或1:4，改性層柱黏土的原材料組分和溶劑的質量比為0.4-1:100，所述分散劑為Na₂P₂O₇、Na₅P₃O₁₀、(NaPO₃)₆、Na₂CO₃或NaCl中至少一種，分散劑濃度為1-5 g/L，加入分散劑后攪拌時間為12-48 h；

所述步驟（3）中繼續攪拌時間為12-36 h，所述柱撐劑和黏土的質量比為10-20 mmol:1g，烘干溫度為60-80℃，煅燒溫度為450-600℃，升溫速率為5-10℃/min，煅燒時間為3-8 h，粉碎后得到的改性層柱黏土的粒徑為40-80目；

所述步驟（4）中改性層柱黏土和鈦白粉的比例為5-40:100，所述活性物質的前驅體為NH₄VO₃、Ce(NO₃)₃、Mn(NO₃)₂、Ho(NO₃)₃、La(NO₃)₃和Pr(NO₃)₃，所述活性物質的前驅體溶液濃度為1%-5%。