一種以W摻雜的TiO<sub>2</sub>為載體的低溫SCR催化劑及其製備方法
2023-04-29 19:05:46
專利名稱：一種以W摻雜的TiO2為載體的低溫SCR催化劑及其製備方法
技術領域：
本發明屬於大氣汙染治理技術和環保催化材料領域，具體涉及一種以w摻雜的
Ti02為載體的低溫SCR催化劑及其製備方法。
背景技術：
近年來我國NOx汙染的範圍和程度已相當嚴重。德國學者Richter等人於2005 年在Nature上報導中國東部地區對流層中N02含量，從1996年到2004年增長了近50% ， 1997年的增長率為4%，而2002年增長率達到了 12%。美國學者Streets等人報導中國 1995年NOx排放總量為1200萬噸，並預測若不採取控制措施，到2020年NOx的排放總量將 達到2660萬噸。因此，消除作為大氣汙染主要來源之一的NOx就變得尤為重要。從2004 年7月1日起，我國公布並實施《火電廠大氣汙染物排放標準》，對火電廠氮氧化物排放要求 有了大幅度的提高，為了滿足政府制定的NOx排放要求，NOx的消除(DeNOx)技術一直是科 研工作者重點關注的對象之一，在眾多的脫硝技術中，SCR(選擇性催化還原法)技術脫硝 效率最高，是脫除NOx領域中的研究熱點。 大部分SCR催化劑的載體採用Ti02或沸石等多孔結構，也有研究報導使用A1203、 活性碳和活性焦作為SCR催化劑的載體。經實際工程檢驗證明這些載體雖然具有很好的適 應活性，但是由於組成簡單，對硫和水蒸氣敏感，並且催化劑會被煙氣中的粉塵磨損，影響 使用壽命。因此對現有SCR脫硝催化劑進行改進以提高其脫硝效率和使用壽命成為迫切需 要解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種以W摻雜的Ti02為載體的低溫SCR催化劑及其製備方
法，以有效解決現有技術存在的催化劑脫銷效率較低，使用壽命較短的問題。 為解決上述問題，本發明所採用的技術方案是一種以W摻雜的Ti02為載體的低
溫SCR催化劑，其特徵在於所述催化劑是以W摻雜的Ti02為載體，負載MnOx作為催化劑的
活性組分。 上述催化劑中，摻雜元素W的摩爾數是1102中Ti元素摩爾數的1 10%，MnOx的 負載量為10 60%。
上述催化劑的製備方法依次包括下述步驟 步驟1 :將無水乙醇和鈦酸丁酯按體積比1 : 0. 4 1. 2混合均勻，得到溶液A ;再 將C溶液、冰醋酸和無水乙醇按體積比為1 : 0. 3 0. 8 : 3 5混合均勻，得到溶液B， 其中C溶液的成分為溶解一定量偏釩酸銨的濃度為50%的草酸溶液，控制W的摩爾數是Ti 元素摩爾數的1 10%。 步驟2:按體積比1 : 0.3 3將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均 勻透明的溶膠，陳化24 72小時後，置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti02的幹凝膠。 步驟3 :將活性組分MnOx以乙酸錳的形式引入，其中乙酸錳和W摻雜的Ti02幹凝
膠按負載量10 60%的比例倒入球磨罐，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於100°C
乾燥24小時，乾燥完成後將其再置於馬弗爐中於300 60(TC煅燒1 3小時，研磨後得到
負載MnOx的W摻雜Ti02低溫SCR催化劑。 與現有技術相比，本發明的優點是 1 、工藝步驟操作簡單，生產成本大大降低。 2、製備的低溫SCR催化劑脫硝效率高、活性溫度窗口寬、使用壽命長，具有較大的 比表面積和較高的熱穩定性。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。
實施例1 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺3. 04g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 後，置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti02的幹凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述幹 凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完成 後將其再置於馬弗爐中於30(TC煅燒l小時，研磨後得到負載M(^的W摻雜Ti02低溫SCR催 化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例2 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺3. 04g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 後，置於烘箱中於10(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti(^的幹凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完 成後將其再置於馬弗爐中於30(TC煅燒3小時，研磨後得到負載MOy的W摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例3 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺3. 04g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 後，置於烘箱中於10(TC乾燥24小時，得到W摻雜T叫的幹凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完成 後將其再置於馬弗爐中於50(TC煅燒l小時，研磨後得到負載M0x的W摻雜Ti02低溫SCR催 化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例4 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺3. 04g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 後，置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti02的幹凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完 成後將其再置於馬弗爐中於50(TC煅燒3小時，研磨後得到負載MOy的W摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例5 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺91. 2g的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經攪拌混合均勻得 到溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小 時後，置於烘箱中於10(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti(^的幹凝膠；將2. 6gg乙酸錳和上述 幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完 成後將其再置於馬弗爐中於30(TC煅燒l小時，研磨後得到負載M0j勺W摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例6 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺91. 2g的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 後，置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti02的幹凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完 成後將其再置於馬弗爐中於30(TC煅燒3小時，研磨後得到負載MOy的W摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例7 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺91. 2g的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經攪拌混合均勻得 到溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小 時後，置於烘箱中於10(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti(^的幹凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述 幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完 成後將其再置於馬弗爐中於50(TC煅燒l小時，研磨後得到負載M0x的W摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例8 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏鎢酸 胺91. 2g的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 後，置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti02的幹凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 幹凝膠倒入球磨罐中，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，乾燥完 成後將其再置於馬弗爐中於50(TC煅燒3小時，研磨後得到負載MOy的W摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其餘為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
權利要求
一種以W摻雜的TiO2為載體的低溫SCR催化劑，其特徵在於所述催化劑是以W摻雜的TiO2為載體，負載MnOX作為催化劑的活性組分。
2. 根據權利要求1所述的一種以W摻雜的T叫為載體的低溫SCR催化劑，其特徵在於 摻雜元素W的摩爾數是1102中Ti元素摩爾數的1 10%，MnOx的負載量為10 60%。
3. 根據權利要求1或2所述的一種以W摻雜的Ti02為載體的低溫SCR催化劑，其特徵 在於上述催化劑的製備方法依次包括下述步驟步驟1 :將無水乙醇和鈦酸丁酯按體積比1 : 0. 4 1. 2混合均勻，得到溶液A ;再將C溶液、冰醋酸和無水乙醇按體積比為1 : 0. 3 0. 8 : 3 5混合均勻，得到溶液B，其中C 溶液的成分為溶解一定量偏釩酸銨的濃度為50%的草酸溶液，控制W的摩爾數是Ti元素摩 爾數的1 10% ;步驟2:按體積比1 : 0.3 3將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透 明的溶膠，陳化24 72小時後，置於烘箱中於IO(TC乾燥24小時，得到W摻雜Ti02的幹凝 膠；步驟3 :將活性組分MnOx以乙酸錳的形式引入，其中乙酸錳和W摻雜的Ti(^幹凝膠按 負載量10 60%的比例倒入球磨罐，溼法球磨混合均勻，混合物置於烘箱中於IO(TC乾燥 24小時，乾燥完成後將其再置於馬弗爐中於300 60(TC煅燒1 3小時，研磨後得到負載 MnOx的W摻雜Ti02低溫SCR催化劑。
全文摘要
本發明涉及一種以W摻雜TiO2為載體的低溫SCR催化劑及其製備方法，特徵在於所述催化劑以W摻雜的TiO2為載體，負載MnOX為催化劑活性組分，其中摻雜元素W的摩爾數是TiO2中Ti元素摩爾數的1～10％，MnOX的負載量為10～60％。所述催化劑的製備過程包括用溶膠-凝膠法製備W摻雜的TiO2凝膠後採用溼法球磨負載MnOX活性組分，經乾燥、煅燒、研磨，即可獲得低溫SCR脫硝催化劑。本發明通過對TiO2載體進行W摻雜及製備條件的優化，提高了催化劑的脫硝效率，擴寬了催化活性溫度窗口。
文檔編號B01D53/86GK101733090SQ20091021952
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者何選盟, 劉輝, 朱振峰, 李軍奇, 錢強文, 馬建中 申請人:陝西科技大學