[发明专利]具有介孔泡沫结构的SCR脱硝催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有介孔泡沫结构的SCR脱硝催化剂及制备方法，属于无机纳米材料制备工艺和环保技术领域。

背景技术

燃煤电厂、钢厂和燃油机等烟气排放对大气造成了极大的污染，其主要的有害气体为二氧化硫与氮氧化物，是引起酸雨、光化学烟雾等破坏地球生态环境和损害人体健康的一系列问题的主要污染物，也是目前大气环境保护中的重点和难点。据国家有关部门统计数据显示，我国仅火电行业氮氧化物排放量到2015年和2020年将分别达到1310万吨和1452万吨，其危害日益加重。目前烟气脱硝技术应用最广泛的是NH₃的选择性催化还原（SCR），利用还原剂NH₃将NO_x还原为无害的N₂和H₂O。SCR烟气脱硝的核心技术是高活性和高稳定性的催化剂，SCR催化剂按其成分可以分为贵金属、金属氧化物和分子筛催化剂。目前主要应用广泛的是金属氧化物催化剂，其中钒基催化剂，如V₂O₅/TiO₂、V₂O₅-WO₃/TiO₂活性最好。

目前已经公开的关于钒基催化剂的专利很多，从公开的专利来看，催化剂的载体种类很多，常用的有TiO₂、Al₂O₃及分子筛等。其中以锐钛矿TiO₂为载体的钒基催化剂具有很高的催化活性及抗SO₂毒性能力强，其研究和应用的比较多。中国专利CN101733101.A专利公开了一类二氧化钛纳米管脱硝催化剂的制备工艺，采用V₂O₅/TiO₂纳米管催化剂，虽然脱硝活性较高，但是TiO₂纳米管在高温下容易烧结。中国专利CN101869833.A公开了一种V₂O₅-WO₃/TiO₂-SiO₂脱硝催化剂，但催化剂制备工艺是浸渍法，V₂O₅和WO₃颗粒易于团聚，难以保证这些活性纳米粒子均匀负载在载体表面。专利CN1792431A中以蜂窝陶瓷为骨架材料，以Al₂O₃和TiO₂为复合载体，其中Al₂O₃为内层载体，TiO₂为外层载体，活性组分为V₂O₅和WO₃，虽然该催化剂的脱硝活性高，但是催化剂的稳定性较差。上述专利表明，无论是单一的TiO₂载体还是复合的TiO₂-SiO₂载体，采用的制备方法都为浸渍法，存在载体用量大，比表面积小，活性组分分散不均匀，以及活性组分与载体相互作用弱等缺点。并且以上催化剂的制备成本偏高，很难大规模化生产。

发明内容

本发明的目的之一是克服当前脱硝催化剂易烧结、活性组分分散不均等技术不足以及制备成本偏高等缺点，提供一种制备工艺简单、成本低廉的新型高分散的V₂O₅-WO₃-Al₂O₃-SiO₂介孔泡沫结构SCR烟气脱硝催化剂。