SCR脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及SCR脱硝催化剂及其制备方法，属于SCR脱硝技术领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种安全无毒，不含钒的SCR脱硝催化剂。该催化剂包括作为载体成分的纳米TiO2和作为活性成分的WO3、CeO2和La2O3，其中，WO3含量为2～8％，CeO2含量为0.4～5％，La2O3含量为0.5～5％，其余为TiO2。本发明专利技术SCR脱硝催化剂，不含钒，安全无毒，催化活性高，用于SCR脱硝时，脱硝效率高、稳定性高，且方法简单，成本低廉，制备过程中无需用到偏钒酸铵、四氯化钛等高毒性、高腐蚀性的原料，不会造成环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及SCR脱硝催化剂及其制备方法，属于SCR脱硝

技术介绍
随着现代工业生产的发展和人们生活水平的极大提高，大气污染变成了人们广泛关注的问题。环境保护的重要性，已经成为世界范围的问题被尖锐地提出来了。与二氧化硫一样，氮氧化物NOx也是环境污染性气体，其在阳光下会引发光化学反应，形成光化学烟雾，造成严重的大气污染。氮氧化物NOx的大气污染问题从70年代以来逐渐被重视起来，经过研究人们发现，NOx不仅会引起光化学烟雾，而且会危害人类的健康、引发高含量硝酸雨、减少臭氧层以及其他一些问题，其危害远远超过了人们原来的设想。烟气脱硝主要采用选择性催化还原(SCR)脱硝法，其二次污染小，净化效率高，技术成熟，脱硝率高达80～90％，适合排气量大、连续排放源，成为世界上应用最广的脱硝技术。SCR脱硝法的核心技术是脱硝催化剂的制备。目前SCR催化剂主要包括贵金属催化剂、分子筛(Zeolite)催化剂、碳基催化剂以及金属氧化物催化剂。其中，常用的为金属氧化物催化剂，如V2O5、WO3、MoO3等，此类催化剂的载体一般为TiO2，它不但可以提供反应所需的酸性位，更重要的是TiO2与SO2的作用是可逆的，生成的硫酸盐稳定性差、易分解，因此可以尽量减少硫酸盐沉积，有利于抑制催化剂失活。申请号为201310156350.2的专利公开了一种脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂包括作为载体成分的TiO2和作为活性成分你的V2O5、WO3、MoO3和CeO2。但是，该催化剂制备所用载体原料为锐钛矿型细晶二氧化钛，原料成本高，且细晶二氧化钛粒度较大，催化性能有待提高，此外，该方法所用活性原料之一为偏钒酸铵，催化剂含钒，具有高毒性，属致癌物，造成环境污染。申请号为201110158202.5的专利公开了基于硫酸根促进的TiO2载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法，该催化剂在硫酸根促进的纳米TiO2上负载助剂WO3和CeO2、活性组分V2O5共同构成复合型催化剂，该催化剂制备方法所用载体原料为纳米TiO2，成本较高，且法制备的催化剂负载了SO42-，可溶性SO42-，在催化剂使用过程中将分解、挥发污染环境。此外，该方法也采用了偏钒酸铵，催化剂含钒，具有高毒性，属致癌物，造成环境污染。申请号为201110158203.X的专利公开了基于介孔TiO2载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法，在介孔TiO2载体上，负载助剂WO3和CeO2、活性组分V2O5共同构成复合型催化剂。该催化剂制备方法所用载体原料为以乙醇钛、异丙醇钛或丁醇钛等为代表的有机钛源、以四氯化钛等为代表的无机钛源，原料成本高，且四氯化钛在操作过程中腐蚀性很强，若密闭性不好则环境污染十分严重。此外，该方法依旧采用了偏钒酸铵，易造成环境污染。申请号为201310116460.6的专利公开了一种用于脱硝的酸改性CeO2基SCR催化剂及其制备方法，以堇青石蜂窝陶瓷为载体负载活性涂层和改性涂层，该方法所用载体原料为堇青石蜂窝陶瓷，催化性能有待提高。此外，该方法制备工艺繁杂，较多含量的P2O5对催化剂活性有不利影响，因为过多的P2O5会使得NO的脱除率下降，即使TiO2基催化剂中毒。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出一种安全无毒，不含钒的SCR脱硝催化剂。本专利技术解决的技术问题是提供一种不含钒的SCR脱硝催化剂。本专利技术SCR脱硝催化剂，包括作为载体成分的纳米TiO2和作为活性成分的WO3、CeO2和La2O3，其中，按重量百分比计，WO3含量为2～8％，CeO2含量为0.4～5％，La2O3含量为0.5～5％，其余为TiO2。优选的，WO3含量为2.89～4.6％，CeO2含量为0.48～1.89％，La2O3含量为0.51～1.93％，其余为TiO2；更优选WO3含量为4.6％，CeO2含量为1.38％，La2O3含量为1.42％，其余为TiO2。本专利技术所述纳米TiO2的粒径为10～20nm，比表面积为82～95m2/g。本专利技术解决的第二个技术问题是提供以成本较低的工业偏钛酸为原料，制备得到SCR脱硝催化剂的方法。本专利技术SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：a、偏钛酸的溶解：将硫酸与偏钛酸按摩尔比1～5:1混合，100～120℃反应0.5～1h后，冷却到室温，得到硫酸氧钛悬浊液，加入氨水，调节硫酸氧钛悬浊液的pH为2～3，静置使其分层，取上清液，获得澄清硫酸氧钛溶液；b、水解：取a步骤所得上清液，加入尿素，100～120℃水解反应1～3h，然后将温度降为70～80℃，熟化20～35min；冷却至室温，过滤并洗涤，得白色沉淀；c、解聚：将白色沉淀与碳酸钡混合，加水后离心，过滤，得纳米二氧化钛前驱体；d、煅烧：在纳米二氧化钛前驱体中加入三氧化钨，混匀后再加入硝酸铈和醋酸镧，混匀后，于400～550℃，煅烧3～5h，冷却后粉碎，即得SCR脱硝催化剂；其中，三氧化钨的加入量为纳米二氧化钛前驱体质量的3～5％，硝酸铈的加入量为纳米二氧化钛前驱体质量的1～3％，醋酸镧的加入量为纳米二氧化钛前驱体质量的1～3％。优选的，a步骤中，所述硫酸的浓度为80wt％以上，优选硫酸的浓度为92wt％。进一步的，a步骤中，优选硫酸与偏钛酸按摩尔比3:1混合，110℃反应1h。进一步的，b步骤中，尿素的加入量优选为理论用量的1～5倍；更优选尿素的加入量为理论用量。进一步的，b步骤中，优选110℃水解反应2h，然后将温度降为80℃，熟化30min。b步骤中，控制澄清硫酸氧钛溶液中的有效酸含量为18～21g/L，TiOSO4浓度为30～40g/L，更优选为控制TiOSO4浓度为38g/L。作为优选方案，d步骤中，于400℃煅烧3h，并采用气流粉碎机粉碎。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术SCR脱硝催化剂，不含钒，安全无毒，催化活性高，用于SCR脱硝时，脱硝效率高。2)本专利技术SCR脱硝催化剂，添加活性添加剂WO3可使催化剂载体具有特有的活化性能，并可提供位阻效应，有效防止煅烧环节颗粒的聚集；同时，采用WO3取代仲钨酸铵，避免了NH4+离子的引入，降低了环境污染。用稀土元素CeO2和La2O3对贵金属催化剂进行改性，能够降低硫化物等对催化剂的影响，弥补了单一助剂原子半径固定值的缺陷，提高催化剂的稳定性。3)本专利技术SCR脱硝催化剂，制备时采用工业偏钛酸为原料，其方法简单，成本低廉，在低于600℃下进行煅烧，不会出现金红石型二氧化钛。且制备过程中无需用到偏钒酸铵、四氯化钛等高毒性、高腐蚀性的原料，不会造成环境污染。4)本专利技术在纳米二氧化钛前驱体中加入三氧化钨、硝酸铈和醋酸镧混匀后再煅烧，而不是煅烧纳米二氧化钛前驱体后加入，其好处在于使WO3、CeO2和La2O3能够最大可能地分散吸附于TiO2基体表面和分子间隙，大大强化了比表面积和表面吸附能。5)本专利技术的粉碎方法，可使最终产品粒度更细，比表面积更大，粒度分布范围更窄，且产品的微孔数更多，孔隙率高，产品的加工性能更好。具体实施方式本专利技术SCR脱硝催化剂，包括作为载体成分的纳米TiO2和作为活性成分的WO3、CeO2和La2O3，其中，按重量百分比计，WO3含量为2～8％，CeO2含量为0.4～5％，La2O3含量为0.5～5％，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
SCR脱硝催化剂，其特征在于：包括作为载体成分的纳米TiO2和作为活性成分的WO3、CeO2和La2O3，其中，按重量百分比计，WO3含量为2～8％，CeO2含量为0.4～5％，La2O3含量为0.5～5％，其余为TiO2。

【技术特征摘要】
1.SCR脱硝催化剂，其特征在于：包括作为载体成分的纳米TiO2和作为活性成分的WO3、CeO2和La2O3，其中，按重量百分比计，WO3含量为2～8％，CeO2含量为0.4～5％，La2O3含量为0.5～5％，其余为TiO2。2.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于：WO3含量为2.89～4.6％，CeO2含量为0.48～1.89％，La2O3含量为0.51～1.93％，其余为TiO2；优选WO3含量为4.6％，CeO2含量为1.38％，La2O3含量为1.42％，其余为TiO2。3.根据权利要求1或2所述的SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述纳米TiO2的粒径为10～20nm，比表面积为82～95m2/g。4.SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a、偏钛酸的溶解：将硫酸与偏钛酸按摩尔比1～5:1混合，100～120℃反应0.5～1h后，冷却到室温，得到硫酸氧钛悬浊液，加入氨水，调节硫酸氧钛悬浊液的pH为2～3，静置使其分层，取上清液，获得澄清硫酸氧钛溶液；b、水解：取a步骤所得上清液，加入尿素，100～120℃水解反应1～3h，然后将温度降为70～80℃，熟化20～35min；冷却至室温，过滤并洗涤，得白色沉淀；c、解聚：将白色沉淀与碳酸钡混合，加水后离心，过滤，得纳米二氧化钛前驱体；d、煅烧：在纳米二氧化钛前驱体中加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹建新，蔡坤良，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川;51