[发明专利]一种烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛及制造方法

说明书

技术背景

煤燃烧生成的氮氧化物主要是一氧化氮(占氮氧化物总量的95％)和二氧化氮(占氮氧化物总量的5％)，它们对人的毒性很大，损害植物，形成光化学烟雾和酸雨。伴随着我国经济的持续高速发展，煤碳资源的消耗不断增加，大气中NOx的排放也迅速增长，已构成对生态环境和人民健康的巨大威胁。国家也即将出台对电厂、钢铁厂、玻璃厂等工业炉窑进行强制性的脱硝政策。

火电厂的NH₃-SCR脱硝技术是最高效的脱硝技术，该技术的核心是脱硝催化剂。脱硝催化剂的基材为TiO₂，助剂为WO₃，活性组分为V₂O₅。TiO₂所占催化剂的比例为80-90％。该脱硝催化剂对基材TiO₂的性质有特殊的要求。首先，TiO₂必须是纳米级的，且具备较高的比表面；其次，TiO₂表面需要有较强的酸性以提高催化剂的脱硝活性，降低SO₂氧化率和提高抗中毒性能。目前，国内有60多家企业生产普通钛白粉，但是，只有极少数几个厂家能够生产这种脱硝钛白粉且性能还无法与国外的钛白粉相比。

本发明与现有的脱硝催化剂用纳米钛白粉相比，有如下优势：(1)采用沉淀法制备，制得的二氧化钛晶粒小，均匀，比表面大，且表面晶格缺陷多，易与催化剂的活性组分钒和钨产生强相互作用，提高催化剂性能；(2)采用廉价的硅溶胶为添加剂，提高纳米钛白粉表面的酸性及进一步提高其比表面积，并且硅溶胶焙烧后不会产生有毒有害物质。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能的脱硝催化剂专用纳米二氧化钛。

本发明还提供了上述纳米二氧化钛的制造方法。

本发明纳米二氧化钛按质量百分数由以下成分组成：80～95％的TiO₂，5～20％SiO₂，采用沉淀法制备，沉淀的前驱物为TiOSO₄溶液和硅溶胶。

本发明采用偏钛酸为原料，经浓硫酸溶解后得到硫酸氧钛，采用沉淀法将硫酸氧钛及硅溶胶沉淀制得偏钛酸浆液。偏钛酸浆液经去离子水洗涤后，干燥焙烧制得脱硝催化剂专用的纳米级钛白粉。

具体步骤如下：

1)按质量比将偏钛酸∶浓硫酸∶水＝1∶2∶1的比例混合，并加热到110℃以上使偏钛酸完全溶解，待溶液冷却后，加入蒸馏水稀释至含TiO₂为80g/L的硫酸氧钛溶液；

2)按SiO₂占目标产物质量百分比的5-20％称取硅溶胶，按TiO₂占目标产物质量百分比的80-95％称取步骤1)中获得的硫酸氧钛溶液，称取能使硫酸氧钛完全沉淀所需的氨水，将硅溶胶与氨水混合搅拌后，将所述硫酸氧钛溶液缓慢滴入，并不断搅拌，得到沉淀物，加入氨水将pH调整为4-7，得到含沉淀的浆状物，静置；

本发明中，重要的是SiO₂的用量，对硅溶胶的浓度并无特别要求，只要根据其浓度调整用量以保证SiO₂的用量即可。优选的硅溶胶浓度为质量百分浓度15-35％。

氨水的使用依照现有技术即可，对于氨水的浓度并无特别的要求。

3)将步骤2)中获得的浆状物过滤、清洗，在90℃以上干燥。将干燥得到的固体，以30-50℃/小时的升温速率从150℃煅烧至550-630℃，打碎，获得脱硝催化剂用纳米二氧化钛。

本发明的优点在于：

1.采用沉淀法制备，制得的二氧化钛晶粒小，均匀，且表面晶格缺陷多，易与催化剂的活性组分钒和钨产生强相互作用，提高催化剂性能。

2.采用廉价的硅溶胶为原料，添加SiO₂，增强钛白粉的表面酸性，进而提高最终催化剂的脱硝性能，抑制其SO₂氧化性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步具体说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

将1.96kg偏钛酸、3.92kg浓硫酸和1.96kg去离子水搅拌混合，加热至115℃并搅拌直到偏钛酸完全溶解制得硫酸氧钛的硫酸溶液。待溶液冷却后，加去离子水稀释至20L，获得浓度为80g/L的硫酸氧钛的硫酸溶液。