[发明专利]蒙脱石二氧化钛复合载体负载活性成分的催化剂及制备和应用

说明书

本发明属于催化新材料的制备领域，具体的说是一种蒙脱石二氧化钛复合载体负载La/Ce高效SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。催化剂中载体为复合蒙脱石二氧化钛，活性成分为主要活性成分和辅助活性成分，其中，主要活性成分为镧/或铈元素，添加量为催化剂总质量的0.1‑50.0％，辅助活性成分为锰、铁、铜、钨、钼、铂、钯中的一种几种的元素，添加量为催化剂总质量的0‑3.0％；复合载体中二氧化钛与蒙脱石的比例(质量)范围为1:10‑10:1。本发明所得催化剂可增大单一蒙脱石载体的比表面积和其酸性位含量及强度。La、Ce等活性元素均匀负载于蒙脱石和二氧化钛复合载体上后，与单一载体相比其NH₃‑SCR脱硝活性得到极大改善。该催化剂在250～500℃温度窗范围内，空速小于400000h^‑1条件下，NO转化率基本稳定在90.0％以上，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于催化新材料的制备领域，具体的说是一种蒙脱石二氧化钛复合载体负载La/Ce高效SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业生产废气排放量日益增加，大气污染日趋严重。能源燃料在燃烧过程中产生的不仅有细小颗粒物，而且包含了大量污染大气环境的酸性气体，如硫氧化物和氮氧化物等。目前针对细小颗粒物的有效处理方法是在排放端添加捕捉设备或者在工业现场实施静电法沉降，效果明显。排放到大气中的硫氧化物和氮氧化物，污染源主要为化石燃料中含硫、含氮矿物和含硫、含氮有机物。如果在燃烧前进行预处理，化石燃料燃烧后发热量将会下降明显。实践表明，化石燃料燃烧前预处理实现脱硫、脱氮难度较大，不易实现。针对此问题，燃烧后处理实行工业脱硫脱氮迅速发展。工业脱硫，化石燃料同样包含了燃烧前和燃烧后共同处理的方法。针对煤炭而言，在燃烧前，可进行选煤技术除去其中的大部分含硫无机矿物，如黄铁矿等。燃烧后处理，主要是通过加碱处理法，如加入氧化钙与生成的硫氧化物进行化学反应，将其生成含硫化合物进行固定。而针对现如今工业废气和汽车尾气排放的大量氮氧化物，主要是燃烧后处理法。燃烧后处理法中，选择性催化还原(SCR)催化转化效果较好。对发动机尾气而言，由于发动机在发动及转动过程中产生气体流速要远大于工业生产尾气，因此柴油发动机尾气治理难度更高。现如今，面对更加严格的尾气排放标准，分子筛载体催化剂在NH₃-SCR脱硝过程中凸显了明显的优势。但是，分子筛合成过程需要条件苛刻，合成过程不稳定，而且在合成过程中产生大量的氨氮废水污染环境。再者，分子筛载体催化剂生产成本高，耗时长。

针对蒙脱石载体催化剂，现如今普遍研究方法为浸渍法，通过浸渍Ce、Mn的盐溶液对其改性，获得脱硝催化剂。但是，该催化剂比表面积较小，承受NH₃-SCR反应空速较低，当体积空速(GHSV)50000h^-1时活性下降明显，进而急需研究出能在高空速条件下保持较高活性的廉价催化剂。

发明内容

本发明的内容为针对现有催化剂生产成本高，浸渍法蒙脱石基NH₃-SCR脱硝催化剂温度窗较窄(180～350℃)，提供一种蒙脱石二氧化钛复合载体负载La/Ce高效SCR脱硝催化剂及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种蒙脱石二氧化钛复合载体负载活性成分的催化剂，催化剂中载体为复合蒙脱石二氧化钛，活性成分为主要活性成分和辅助活性成分，其中，主要活性成分为镧/或铈元素，添加量为催化剂总质量的0.1-50.0％，辅助活性成分为锰、铁、铜、钨、钼、铂、钯中的一种几种的元素，添加量为催化剂总质量的0-3.0％；复合载体中二氧化钛与蒙脱石的比例(质量)范围为1:10-10:1。

所述主要活性成分中镧、铈元素可使用硝酸铈、硝酸镧或者硝酸铈铵；锰、铁、铜、钨、钼辅助元素可使用其硝酸盐或硫酸盐，以及偏钨酸铵、钼酸铵等；铂、钯辅助元素可使用氯铂酸、氯钯酸、硝酸钯等。

所述载体蒙脱石经钛前驱体和硝酸的混合液改性处理，而后获得蒙脱石二氧化钛复合载体；其中，钛前驱体和硝酸的混合液摩尔比为20.0-25.0。