[发明专利]新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂及制备方法

权利要求书

1.一种新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：脱硝催化剂包括催化剂主体结构，催化剂主体结构包括催化剂载体和催化活性物质，催化剂载体成分包括钛白粉，催化剂载体成分还包括Ti、Zr和Al改性层柱黏土中至少一种，其中Ti、Zr和Al作为层柱黏土的柱撑剂，催化活性物质包括V、Ce、Mn、Ho、La和Pr的氧化物中至少一种。

2.根据权利要求1所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：所述改性层柱黏土的原材料组分为膨润土、蒙脱石、胶岭石、累托土、斑脱土、贝得石和汉克特石中至少一种，改性层柱黏土的原材料粒径为180-220目。

3.根据权利要求1所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：所述改性层柱黏土Ti柱撑剂的前驱体为TiCl₄或Ti(OC₄H₉)₄，Zr柱撑剂的前驱体为ZrCl₄或ZrO(NO₃)₂·2H₂O，Al柱撑剂的前驱体为AlCl₃或Al(NO₃)₃·6H₂O。

4.根据权利要求1所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：所述脱硝催化剂的结构为蜂窝式，所述催化剂载体占催化剂主体结构的质量分数为95-99wt%，催化活性物质占催化剂主体结构的质量分数为1-5wt%。

5.根据权利要求1所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：所述催化剂载体还包括结构助剂、粘合剂和增塑剂。

6.根据权利要求5所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：所述结构助剂为玻璃纤维和纸浆棉中至少一种，粘合剂为聚丙烯酰胺和甲基纤维素中至少一种，增塑剂为聚氧化乙烯。

7.根据权利要求5所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂，其特征在于：所述结构助剂占催化剂载体的质量分数为2%-8%，粘合剂占催化剂载体的质量分数为2%-8%，增塑剂占催化剂载体的质量分数为2%-8%。

8.一种根据权利要求1所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制备改性层柱黏土柱撑剂；

（2）将改性层柱黏土的原材料组分加入到溶剂中，加入分散剂，搅拌至充分分散，得到黏土悬浮液；

（3）将步骤（1）中柱撑剂滴加到步骤（2）中黏土悬浮液中，继续搅拌，用去离子水清洗并调节pH值为6.5-7.5，烘干后煅烧、粉碎，即可得到改性层柱黏土；

（4）将步骤（3）中改性层柱黏土和钛白粉混合均匀后，加入活性物质的前驱体溶液，并加入结构助剂、粘合剂和增塑剂，充分混炼均匀，经过陈腐、预挤出、成型、干燥和锻炼，即可得到二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂。

9.根据权利要求8所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中柱撑剂包括Ti柱撑剂、Zr柱撑剂、Al柱撑剂，Ti柱撑剂的制备方法为：在搅拌条件下，将Ti前驱体加入到HCl中，Ti前驱体和HCl的摩尔比为1-3:1，继续搅拌30-60 min，静止2-6 h，得到Ti柱撑剂；Zr柱撑剂的制备方法为：将Zr前驱体加入到去离子水中，制成浓度为0.1-0.5 mol/L的溶液，加热至85℃，并持续搅拌4-8 h，得到Zr柱撑剂；Al柱撑剂的制备方法为：将NaOH溶液加入到Al前驱体溶液中，NaOH和Al前驱体的摩尔比为1-2:1，持续搅拌8-16 h，静止2-6 h，得到Al柱撑剂。

10.根据权利要求8所述的新型二氧化钛掺杂改性层柱状黏土脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中溶剂为去离子水、丙酮、酒精、去离子水+丙酮或去离子水+酒精，其中去离子水+丙酮中去离子水和丙酮的比例为1:0.5、1:1、1:2或1:4，去离子水+酒精中去离子水和酒精的比例为1:0.5、1:1、1:2或1:4，改性层柱黏土的原材料组分和溶剂的质量比为0.4-1:100，所述分散剂为Na₂P₂O₇、Na₅P₃O₁₀、(NaPO₃)₆、Na₂CO₃或NaCl中至少一种，分散剂浓度为1-5 g/L，加入分散剂后搅拌时间为12-48 h；

所述步骤（3）中继续搅拌时间为12-36 h，所述柱撑剂和黏土的质量比为10-20 mmol:1g，烘干温度为60-80℃，煅烧温度为450-600℃，升温速率为5-10℃/min，煅烧时间为3-8 h，粉碎后得到的改性层柱黏土的粒径为40-80目；

所述步骤（4）中改性层柱黏土和钛白粉的比例为5-40:100，所述活性物质的前驱体为NH₄VO₃、Ce(NO₃)₃、Mn(NO₃)₂、Ho(NO₃)₃、La(NO₃)₃和Pr(NO₃)₃，所述活性物质的前驱体溶液浓度为1%-5%。