脱硝催化剂及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种催化剂，其在以氨作为还原剂的选择性催化还原反应中，与现有技术相比，低温时的脱硝效率更高。本发明专利技术的脱硝催化剂包含氧化钒，该氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有发生氧缺陷的缺陷位点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱硝催化剂及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种脱硝催化剂及其制造方法。更详细而言，本专利技术涉及一种在对燃料燃烧而产生的废气进行净化时所使用的脱硝催化剂及其制造方法。

技术介绍

[0002]作为因燃料的燃烧而排入到大气中的污染物质之一，可举出氮氧化物(NO、NO2、NO3、N2O、N2O3、N2O4、N2O5)。氮氧化物会引起酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾等，给环境、人体造成严重的影响，因此其处理已成为重要的课题。
[0003]作为除去上述的氮氧化物的技术，已知以氨(NH3)作为还原剂的选择性催化还原反应(NH3‑
SCR)。如专利文献1所记载的那样，作为选择性催化还原反应所使用的催化剂，广泛使用着以氧化钛为载体的、负载了氧化钒的催化剂。氧化钛对硫氧化物的活性低且稳定性高，所以被认为是最好的载体。
[0004]另一方面，氧化钒虽然在NH3‑
SCR中发挥主要作用，但由于氧化钒会将SO2氧化成SO3，所以不能负载1wt％左右以上的氧化钒。此外，在现有的NH3‑
SCR中，由于在氧化钛载体上负载了氧化钒的催化剂在低温几乎不反应，所以不得不在350
‑
400℃这样的高温进行使用。
[0005]然而，为了提高实施NH3‑
SCR的装置或设备的设计自由度、提高效率，要求开发即使在低温也显示出高氮氧化物还原率活性的催化剂。
[0006]然后，本专利技术人发现了存在43wt％以上的五氧化二钒、BET比表面积为30m2/g以上、可用于200℃以下的脱硝的脱硝催化剂(专利文献2)。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2004
‑
275852号公报；
[0010]专利文献2：日本特许第6093101号公报。

技术实现思路

[0011]专利技术要解决的问题
[0012]本专利技术人尝试进一步改进上述专利文献2而进行了深入研究，结果发现了显示更优异的氮氧化物的还原率活性的脱硝催化剂。
[0013]本专利技术的目的在于提供一种催化剂，其在以氨作为还原剂的选择性催化还原反应中，与现有技术相比，低温时的脱硝效率更高。
[0014]用于解决问题的方案
[0015]本专利技术涉及一种脱硝催化剂，其包含氧化钒，上述氧化钒包含五氧化二钒，上述五氧化二钒的晶体结构中具有欠缺氧原子的缺陷位点。
[0016]此外，在上述脱硝催化剂中，优选通过粉末X射线衍射法测定的V6O
13
(JCPDS01
‑
071
‑
2235)的(110)面的峰强度(P
V6O13
)与V2O5(JCPDS00
‑
009
‑
0387)的(001)面的峰强度
(P
V2O5
)的强度比(P
V6O13
/P
V2O5
)为0.08以上且2.05以下。
[0017]此外，在上述脱硝催化剂中，优选在紫外可见近红外吸收光谱中的、以波长600nm处的反射率为1进行了标准化的波长1200nm处的反射率为0.90以下。
[0018]此外，在上述脱硝催化剂中，优选通过X射线光电子能谱测定的、光电子逃逸深度即从催化剂表面至2nm的4价钒与全部钒的比率为0.20以上。
[0019]此外，在上述脱硝催化剂中，来自桥联V
‑
O
B
‑
V变形振动的波数450～550cm
‑1的峰强度P1与来自共棱3V
‑
O
C
变形振动的波数590～670cm
‑1的峰强度P3的比(P1/P3)为1.6以下。
[0020]此外，上述脱硝催化剂优选用于270℃以下的脱硝。
[0021]此外，本专利技术涉及上述脱硝催化剂的制造方法，其具有将钒酸盐与螯合物混合、在270℃以下的温度进行烧结的工序。
[0022]专利技术效果
[0023]本专利技术的脱硝催化剂在以氨作为还原剂的选择性催化还原反应中，与现有技术相比，低温时的脱硝效率更高。
附图说明
[0024]图1A为示出各实施例和比较例的催化剂的NO转化率的图。
[0025]图1B为示出实施例2的催化剂的NO转化率随时间变化的图。
[0026]图2A为实施例1的催化剂的TEM图像。
[0027]图2B为实施例1的催化剂的TEM图像。
[0028]图2C为实施例2的催化剂的TEM图像。
[0029]图2D为实施例2的催化剂的TEM图像。
[0030]图2E为实施例3的催化剂的TEM图像。
[0031]图2F为实施例3的催化剂的TEM图像。
[0032]图2G为实施例4的催化剂的TEM图像。
[0033]图2H为实施例4的催化剂的TEM图像。
[0034]图2I为比较例1的催化剂的TEM图像。
[0035]图2J为比较例1的催化剂的TEM图像。
[0036]图3为示出各实施例的粉末XRD图谱的图。
[0037]图4为示出在烧结(NH4)2[VO(C2O4)2]和VO(C2O4)的情况下内部结构的变化的概要的图。
[0038]图5为示出各实施例和比较例的催化剂的强度比与NO转化率的关系的图。
[0039]图6为示出各实施例和比较例的催化剂的紫外
‑
可见
‑
近红外光谱的图。
[0040]图7为示出各实施例和比较例的催化剂在波长1200nm处的反射率与NO转化率的关系的图。
[0041]图8为示出各实施例和比较例的催化剂的拉曼光谱的图。
[0042]图9为示出测定各实施例和比较例的催化剂的红外吸收光谱所得到的图谱曲线的图。
[0043]图10为示出各实施例的五氧化二钒的晶体结构的图。
[0044]图11为在各实施例和比较例中，将P1/P3的比作为横轴、将NO转化率作为纵轴的
图。
[0045]图12为示出各实施例和比较例的催化剂的V2p区域的XPS能谱的图。
[0046]图13为将各实施例和比较例的催化剂表面的全部钒中的4价钒的比例作为横轴、NO转化率作为纵轴的图。
具体实施方式
[0047]以下，对本专利技术的实施方式进行说明。
[0048]本专利技术的脱硝催化剂包含氧化钒，该氧化钒包含五氧化二钒，该五氧化二钒的晶体结构中具有欠缺氧原子的缺陷位点。这样的脱硝催化剂与以往使用的钒/钛催化剂等脱硝催化剂相比，即使在低温环境下也能够发挥高脱硝效果。
[0049]第一，本专利技术的脱硝催化剂包含氧化钒。该氧化钒包含一氧化钒(II)(VO)、三氧化二钒(III)(V2O3)、四氧化二钒(IV)(V2O4)、五氧化二钒(V)(V2O5)，在脱硝反应中，五氧化二钒(V2O5)的V元素可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种脱硝催化剂，其包含氧化钒，所述氧化钒包含五氧化二钒，所述五氧化二钒的晶体结构中具有欠缺氧原子的缺陷位点。2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂，其中，通过粉末X射线衍射法测定的V6O
13
的(110)面的峰强度(P
V6O13
)与V2O5的(001)面的峰强度(P
V2O5
)的强度比(P
V2O5
/P
V6O13
)为0.08以上且2.05以下。3.根据权利要求1或2所述的脱硝催化剂，其在紫外可见近红外吸收光谱中的、以波长600nm处的反射率为1进行了标准化的波长1200nm处的反射率为0.90以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的脱硝催化剂，其中，通过X射线光...

【专利技术属性】
技术研发人员：清永英嗣，吉田和广，盛田启一郎，村山彻，春田正毅，秦慎一，猪股雄介，
申请(专利权)人：东京都公立大学法人，
类型：发明
国别省市：