[发明专利]钒取代型杂多酸SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钒取代型磷钨杂多酸催化剂及其制备方法，属于大气污染控制技术领域。该复合氧化物催化剂采用乙醚萃取法与浸渍法制备，其特点是磷钨钒三组分间的协同效应使其具有良好的脱硝性能。本发明所制备的复合氧化物催化剂，在300～450℃的温度范围内，氮氧化物脱除效率能够达到90％以上且具有良好的氮气选择性和抗水抗硫性，可用于燃煤电厂、工业锅炉、建材炉窑等固定源及柴油车移动源排放氮氧化物的脱除，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种SCR催化剂及其制备方法，特别是涉及一种杂多酸SCR催化剂及其制备方法，属于催化材料制备技术领域和大气污染控制技术领域。

背景技术

大气环境保护关系到人类的生存和发展，当前，世界主要工业发达国家的大气污染形势严峻，区域性大气环境问题日益突出，尤其是第三世界国家的经济发展过程中错过了工业革命的机会，在当前的经济过程中仍然难以摆脱用污染换经济发展的局面，但大多数发展中国家已经意识到传统的工业发展路径难以为继，纷纷出台国家倡议的大气治理战略，取得了显著的成效。其中，2013年6月，中国《大气污染防治行动计划》首次把大气污染防治提到了新的高度，作为主要的大气污染物之一氮氧化物(NO_x)排放标准也越来越严格。该类化合物大多具有毒性，不仅可以诱发酸雨，引起臭氧层空洞，对环境有严重的破坏作用，还会对人体健康造成极大危害。其排放控制已成为环境催化和大气控制领域中的研究热点。氨气选择性催化还原氮氧化物NH₃-SCR是目前应用最为广泛的氮氧化物脱除技术，高效稳定的催化剂是SCR技术的关键。

目前，工业上应用较为成熟的NH₃-SCR催化剂是V基催化剂，尽管V基催化剂具有良好的SCR催化活性，但这种催化剂仍存在一些不可避免的缺点，如V₂O₅的生物毒性，活性温度窗口窄，高温下N₂选择性差等，这极大地限制了其进一步的工业应用。因此，开发具有更好的N₂选择性和宽温度窗口的新型环境友好型SCR催化剂成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种钒取代型杂多酸SCR催化剂及其制备方法，本发明钒取代型杂多酸SCR催化剂在宽温度范围内具有良好的脱硝性能和氮气选择性能，具有更好的工业应用前景。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒取代型杂多酸SCR催化剂，其化学式为ER_12-xV_x/TiO₂，其中非金属元素E为P或Si，金属元素R为W或Mo，以TiO₂计，杂多酸在催化剂中的质量分数为10-30wt.％，x表示钒原子的取代个数，x取值为不大于3，采用钒原子取代杂多酸分子中的杂原子，使钒取代型杂多酸化合物具有SCR活性。

作为本发明优选的技术方案，被钒原子取代的杂多酸分子为磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸或硅钼酸分子。

作为本发明优选的技术方案，杂多酸在催化剂中的质量分数为15-30wt.％。更优选的，杂多酸的质量分数为15wt.％。

作为本发明优选的技术方案，所述杂多酸为磷钨杂多酸，其化合物分子组成为PW_12-xV_x/TiO₂，杂多酸在催化剂中的质量分数为10-30wt.％，x表示钒原子的取代个数，x取值为(1～3)。更优选的，钒原子取代数为1，即x＝1。

一种本发明钒取代型杂多酸SCR催化剂的制备方法，包含以下步骤：