[发明专利]一种SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，特别涉及一种具有蛇纹石-介孔二氧化钛-镍钒复合氧化物的层状结构的SCR脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x)主要来源于燃煤电厂、垃圾焚烧厂等固定源以及柴油机、汽油机等移动源。NO_x不仅污染大气环境还会造成酸雨、光化学烟雾、PM2.5、臭氧层破坏等现象进而对人类的身体健康造成危害。工业上脱除烟气中NO_x最为有效的方法是以NH₃为还原剂的SCR技术。该技术的核心是催化剂，其工业化的催化剂体系是以MO₃或WO₃改性的V₂O₅/TiO₂，该催化体系具有催化反应活性高、抗SO₂中毒性能强的优势，但是其制备成本较高，并且在实际工程应用中，由于烟气温度较高（400℃左右）其会造成活性组分V₂O₅发生升华，同时烟气中含有的大量飞灰会对催化剂产生严重腐蚀进而影响催化剂的使用寿命。因此，如何制备新型的SCR脱硝催化剂使其克服以上不足具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足提供一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，采用廉价易得的其它材料全部或部分代替TiO₂，既可以降低催化剂的制作成本又可以提高催化剂的机械强度和耐腐蚀性能，同时采用其它金属氧化物与钒作用形成复合氧化物从而降低钒在高温条件下发生升华的可能。同时以镍和钒的复合氧化物作为SCR脱硝催化剂的活性组分一方面可以大大降低钒的氧化物发生升华的可能，另一方面还可以强化催化剂的脱硝效果。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种SCR脱硝催化剂，具有蛇纹石-介孔二氧化钛-镍钒复合氧化物的层状结构，其中蛇纹石、介孔二氧化钛、镍钒复合氧化物的质量比为(25~45):(30~70):(0.5~2.0)，其中镍钒复合氧化物为活性组分焦钒 酸镍Ni₂V₂O₇，蛇纹石为颗粒，在蛇纹石颗粒外层包覆介孔TiO₂涂层，再在涂层表面涂覆活性组分焦酸镍形成复合氧化物的活性层。

上述SCR脱硝催化剂，所述蛇纹石为300-400目颗粒。

上述SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1）蛇纹石的破碎：

将蛇纹石研磨后筛取300~400目的样品备用。

2）载体表面的改性：

将300~400目的蛇纹石、山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、水和20-28wt%氨水按照质量比为300:5:3:(100~130）：

(15~30)的比例混合后，将其置于50~80℃的水浴条件下回流处理4~6h，随后将所得的物料转移至105~120℃的烘箱中处理6~10h；

3）介孔TiO₂的涂覆：

分别称取一定量的钛酸四丁酯、乙酸双丙酮丙烯酰铵滴加到浓度为10-20wt%硝酸溶液中，在室温条件下搅拌25-35min后继续老化处理4-8h，随后称取一定量的经过表面处理的蛇纹石加入到上述混合溶液中，其中蛇纹石、钛酸四丁酯、乙酸双丙酮丙烯酰铵和硝酸的质量比为10：(28~120)：(0.5~2):（1.0~5.0），将上述混合物在500~800rpm/min的条件下处理18~24h，随后将溶液置于70~90℃的水浴中缓慢蒸干，将所得产物在105~120℃干燥处理5~12h后于450-500℃下焙烧处理3-7h，制得经TiO₂涂覆后的蛇纹石，用其作为催化剂的载体；

4)活性组分的负载

分别称取等重量的偏钒酸铵和草酸溶于去离子水中，在200~400 rpm /min搅拌条件下处理15~30min，待溶液澄清后向其中加入硝酸镍和经TiO₂涂覆后的蛇纹石载体，其中偏钒酸铵、硝酸镍和载体的重量比为1:1.243:(60~250)，将该混合物在60~80℃搅拌下水浴蒸干，得到固体混合物，将所得到的固体混合物置于105~120℃干燥处理6~12h后于450-550℃下焙烧处理2-5h，得催化剂固体颗粒；

5）催化剂的成型