CN101612575A - Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法。催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷为骨架材料，以Fe2O3和V2O5为主活性成分，以WO3或MoO3为助催化剂，以TiO2为涂层基体，主活性成分与助催化剂组分以及涂层基体的质量百分比分别为：(1～3％)∶(6～12％)∶(85～93％)。制备工艺包括：TiO2前驱液的制备及涂层的涂覆；氧化物活性成分负载量的确定；主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制及涂敷。催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴油机排气中的NOx。本发明以低毒的Fe2O3部分替代高毒的V2O5，在减少环境危害的同时未对其催化性能产生影响且替代物价格低廉。
Description
技术领域
本发明属于柴油机氮氧化物净化催化剂，具体涉及一种具有Fe2O3和V2O5双重主活性成分的柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物的催化剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物(NOX)是大气污染物之一，对人类健康危害较大。数量众多的柴油车所排放的废气是城市大气中NOX的主要来源之一，随着国内外机动车排放法规日益严格，柴油机NOx排放的高效治理技术成为车用内燃机领域的研究热点之一，特别是以尿素或氨气为还原剂的选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction-SCR)，由于其高效和节能等突出优点而成为最具潜力的柴油机NOx净化技术之一。
进口商业SCR催化剂的配方组成多为V2O5-WO3(或MoO3)-TiO2-陶瓷载体，其中V2O5为主活性成分，是催化作用的核心；WO3(或MoO3)是助催化剂，可以提高负载型催化剂的热稳定性和催化活性；TiO2是涂层材料，可以改善主活性成分的分散效果，并进而提高催化剂的活性和稳定性；陶瓷载体是整个催化剂的支撑体，也是所有负载成分的骨架。尽管上述钒基催化剂具有较好的NOx净化性能，但V2O5属高毒物质，对人体健康危害较大；同时V2O5价格较高，不利于在我国的推广应用。因此，采用低毒、低成本材料开发具有良好使用性能的新型SCR催化剂成为国内外相关领域的研究热点。
发明内容
本发明的目的是利用低毒、低成本的Fe2O3部分替代高毒的V2O5作为SCR催化剂主活性成分，提供一种具有Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物催化剂及其制备方法，在减少催化剂环境危害的同时，降低催化剂的成本。
Fe2O3和V2O5双活性组分柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物催化剂，催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷为载体材料，主活性成分由Fe2O3(三氧化二铁)和V2O5(五氧化二钒)共同构成；采用WO3(三氧化钨)或MoO3(三氧化钼)为助催化剂组分；采用锐钛矿型TiO2(二氧化钛)为涂层基体。其中主活性成分Fe2O3和V2O5与助催化剂组分WO3(或MoO3)以及涂层基体TiO2的质量百分比分别为：(1～3％)∶(6～12％)∶(85～93％)，质量百分比之和为100％。主活性成分加助催化剂组分再加涂层基体TiO2的总质量与堇青石蜂窝陶瓷载体的质量之比为：(9.1～23.1％)∶(90.9～76.9％)，质量百分比之和为100％。其中主活性成分Fe2O3和V2O5的质量比为(30～70％)∶(70～30％)，质量百分比之和为100％。催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴油机排气中的NOx。
本发明提出的制备方法，其具体工艺包括以下步骤：
(1)TiO2前驱液的制备
确定所需涂敷堇青石蜂窝陶瓷载体的质量。按照主活性成分+助催化剂组分+涂层基体TiO2的总质量与陶瓷载体的质量比为：(9.1～23.1％)∶(90.9～76.9％)，质量百分比之和为100％计算出TiO2负载量，然后再按照每340.35g钛酸丁酯产生79.88g TiO2的比例计算出在前驱液中需要加入钛酸丁酯的质量，并进一步将钛酸丁酯的质量换算成钛酸丁酯的体积。称取该体积下的钛酸丁酯，并将钛酸丁酯加入到体积比为2～3倍的无水乙醇中，在搅拌的同时滴加体积相当于钛酸丁酯体积20～50％且质量比浓度不小于10％的盐酸，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体，作为TiO2前驱液。
(2)TiO2涂层的涂覆
将堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，在步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于60～80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在80～110℃下干燥6～24，再在500～600℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照主活性成分Fe2O3和V2O5∶WO3(或MoO3)∶步骤(2)中已涂敷TiO2负载量＝(1～3％)∶(6～12％)∶(93～85％)，质量百分比之和为100％，以及Fe2O3∶V2O5＝(30～70％)∶(70～30％)的质量比，分别计算出催化剂制备所需要的Fe2O3和V2O5以及WO3(或MoO3)的质量。然后分别按照每808g硝酸铁产生159.69g Fe2O3，每234g偏钒酸铵产生182g V2O5以及每1602.4g钨酸铵产生1391.1g WO3(或每1236g钼酸铵产生1007.7gMoO3)的比例换算出所需原料硝酸铁、偏钒酸铵以及钨酸铵(或钼酸铵)的质量。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
按照步骤(3)所计算出的质量称取钨酸铵(或钼酸铵)，再按照每16.02g钨酸铵(或每12.36g钼酸铵)溶于500～1000ml去离子水的比例，将钨酸铵(或钼酸铵)与去离子水混合。按照步骤(3)所计算出的质量称取硝酸铁和偏钒酸铵，再分别按照每4.04g硝酸铁和每1.17g偏钒酸铵溶于500ml去离子水的比例，分别配制成硝酸铁溶液和偏钒酸铵溶液。将钨酸铵(或钼酸铵)、硝酸铁和偏钒酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为2～6。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)已涂覆TiO2的陶瓷载体放入硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵(或钼酸铵)、草酸和水的溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵(或钼酸铵)、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在80～110℃下干燥6～24h，再在500～600℃下煅烧4～6h。
附图说明
图1选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction——SCR)催化剂活性实验室评价装置示意图：
其中：1-单通道质量流量控制器；2-3通道质量流量控制器；3-转子流量计；4-截止阀；5-空气通路；6-混合釜；7-水蒸气发生炉；8-反应器；9-温度显示控制仪；10-加热电流显示控制仪；11-蠕动泵；12-NH3气瓶；13-NO气瓶；14-HC气瓶；15-CO气瓶；16-N2气瓶；17-模拟排放混合气入口；18-NH3入口；19-水蒸气入口；20-反应后排气出口(通往气体分析仪)。
图2不同空速时实施例1的NOx脱除效率随反应温度的变化情况。
图3不同空速时实施例1的HC脱除效率随反应温度的变化情况。
图4不同空速时实施例1的CO排放增加量随反应温度的变化情况。
图5实施例1～6的NOx脱除效率随反应温度的变化情况。
图6SCR催化剂性能发动机评价系统示意图。
其中：21-进气中冷器；22-空气滤清器；23-柴油机；24-还原剂计量阀；25-喷射泵；26-喷嘴及输液管；27-SCR催化器；28-测功机
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明进行详细的描述，但本发明所涵盖的内容并不限于下述实施例。
实施例1
(1)TiO2前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料TiO2。
称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10％的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2)TiO2涂层的涂覆
将清洗、干燥后的1kg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在105℃下干燥12h，再在600℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe2O3∶V2O5∶WO3∶TiO2(在步骤2中的涂敷量)＝2∶1∶9∶88的质量比计算得到催化剂负载原料的用量为：硝酸铁20.24g；偏钒酸铵2.57g；钨酸铵20.73g。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g，将所述钨酸铵溶于1294ml去离子水；再称取20.24g硝酸铁，将硝酸铁溶于2505ml去离子水；然后称取2.57g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于1098ml去离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为5。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆TiO2的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸及去离子水的混合溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在105℃下干燥12h，再在600℃下煅烧4h。
对以尿素为还原剂的选择性催化还原反应中催化性能的评价，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置来评价实施例1。
实验中排气NOx浓度为800×10-6(v/v)，CO的浓度为650×10-6(v/v)，HC(丙烷)的浓度为750×10-6(v/v)，氧浓度＝10％(体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1∶1。实施例1对NOx的催化效果如图2所示，对HC的催化效果如图3所示，对CO的催化效果图4所示。
实施例2
(1)TiO2前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料TiO2。
称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10％的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2)TiO2涂层的涂覆
将清洗、干燥后的1kg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在105℃下干燥12h，再在600℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe2O3∶V2O5∶WO3∶TiO2(在步骤2中的涂敷量)＝1.5∶1.5∶9∶88的质量比计算得到催化剂负载原料的用量为：硝酸铁15.18g；偏钒酸铵3.86g；钨酸铵20.73g。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g，将钨酸铵溶于1294ml去离子水；再称取15.18g硝酸铁，将硝酸铁溶于1879ml去离子水；然后称取3.86g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于1650ml去离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为5。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆TiO2的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸及去离子水的混合溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在105℃下干燥12h，再在600℃下煅烧4h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例2在NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800×10-6v/v，CO的浓度为650×10-6v/v，HC(丙烷)的浓度为750×10-6v/v，氧浓度＝10％(体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1∶1，GHSV(每小时体积空速)＝30000h-1。实施例2对NOx的催化效果如图5所示。
实施例3
(1)TiO2前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料TiO2。
称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10％的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2)TiO2涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述1kg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在105℃下干燥12h，再在600℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe2O3∶V2O5∶WO3∶TiO2(在步骤2中的涂敷量)＝1∶2∶9∶88的质量比计算得到催化剂负载原料的用量为：硝酸铁10.12g；偏钒酸铵5.14g；钨酸铵20.73g。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g，将钨酸铵溶于1294ml去离子水；再称取10.12g硝酸铁，将硝酸铁溶于1252ml去离子水；然后称取5.14g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于2197ml去离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为5。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆TiO2的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸及去离子水的混合溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在105℃下干燥12h，再在600℃下煅烧4h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例3在NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800×10-6v/v，CO的浓度为650×10-6v/v，HC(丙烷)的浓度为750×10-6v/v，氧浓度＝10％(体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1∶1，GHSV＝30000h-1。实施例3对NOx的催化效果如图5所示。
实施例4
(1)TiO2前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料TiO2。
称取759ml钛酸丁酯，加入到2277ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比30％的浓盐酸151.8ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2)TiO2涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述1kg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在80℃下干燥24h，再在600℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe2O3∶V2O5∶MoO3∶TiO2(在步骤2中的涂敷量)＝1∶1∶9∶89的质量比计算得到催化剂负载原料的用量为：硝酸铁10.12g；偏钒酸铵2.57g；钼酸铵22.08g。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钼酸铵22.08g，将钼酸铵溶于1786ml去离子水；再称取10.12g硝酸铁，将硝酸铁溶于1252ml去离子水；然后称取2.57g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于1098ml去离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钼酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为4。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆TiO2的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钼酸铵、草酸及去离子水的混合溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钼酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在80℃下干燥24h，再在600℃下煅烧4h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例4在NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800×10-6v/v，CO的浓度为650×10-6v/v，HC(丙烷)的浓度为750×10-6v/v，氧浓度＝10％(体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1∶1，GHSV＝30000h-1。实施例4对NOx的催化效果如图5所示。
实施例5
(1)TiO2前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料TiO2。
称取362ml钛酸丁酯，加入到1086ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10％的浓盐酸180ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2)TiO2涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述1kg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在110℃下干燥6h，再在500℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe2O3∶V2O5∶WO3∶TiO2(在步骤2中的涂敷量)＝2∶1∶12∶85的质量比计算得到催化剂负载原料的用量为：硝酸铁10.12g；偏钒酸铵1.29g；钨酸铵13.82g。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵13.82g，将钨酸铵溶于863ml去离子水；再称取10.12g硝酸铁，将硝酸铁溶于1252ml去离子水；然后称取1.29g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于551ml去离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为2。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆TiO2的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸及去离子水的混合溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在110℃下干燥6h，再在500℃下煅烧6h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例5在NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800×10-6v/v，CO的浓度为650×10-6v/v，HC(丙烷)的浓度为750×10-6v/v，氧浓度＝10％(体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1∶1，GHSV＝30000h-1。实施例5对NOx的催化效果如图5所示。
实施例6
(1)TiO2前驱液的制备：
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料TiO2。
称取1189ml钛酸丁酯，加入到2378ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10％的浓盐酸590ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2)TiO2涂层的涂覆：
将清洗、干燥后的所述1kg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于60℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到TiO2前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在80℃下干燥24h，再在600℃下煅烧2h。
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe2O3∶V2O5∶WO3∶TiO2(在步骤2中的涂敷量)＝0.5∶0.5∶6∶93的质量比计算得到催化剂负载原料的用量为：硝酸铁7.59g；偏钒酸铵1.93g；钨酸铵20.73g。
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g，将所述钨酸铵溶于647ml去离子水；再称取7.59g硝酸铁，将硝酸铁溶于939ml去离子水；然后称取1.93g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于825ml去离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为6。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆TiO2的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸及去离子水的混合溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在80℃下干燥24h，再在600℃下煅烧6h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例6在NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800×10-6v/v，CO的浓度为650×10-6v/v，HC(丙烷)的浓度为750×10-6v/v，氧浓度＝10％(体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1∶1，GHSV＝30000h-1。实施例6对NOx的催化效果如图5所示。
实施例7
按照实施例1的配比和制备方法在规格为5.76L的堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆TiO2、WO3、V2O5和Fe2O3等组分；在如图6所示的SCR催化剂性能发动机评价系统上评价实施例1在真实发动机运行条件下对NOx的净化性能，结果如表1所示。
表1：实施例1在发动机ESC试验中对真实排气条件下NOx的净化效果
本发明具有如下优点：采用低毒的Fe2O3部分替代高毒的V2O5，降低了催化剂的环境危害；Fe2O3对V2O5的部分替代未对催化剂的催化性能产生不利影响；替代氧化物--氧化铁是价格低廉的常见矿藏，在我国储量丰富，完全可以保证新型SCR催化剂大规模生产的原料供应和成本控制。
Claims (5)
1.Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在于催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷载体为骨架材料，以Fe2O3和V2O5为主活性成分，以WO3或MoO3为助催化剂组分，以TiO2为涂层基体，其中主活性成分Fe2O3和V2O5与助催化剂WO3(或MoO3)以及涂层基体TiO2的质量百分比为：(1～3％)∶(6～12％)∶(85～93％)，质量百分比之和为100％。
2.按照权利要求1所述的Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在于所述主活性成分加所述助催化剂组分加所述涂层基体TiO2的总质量与所述堇青石蜂窝陶瓷载体的质量比为(9.1～23.1％)∶(90.9～76.9％)，质量百分比之和为100％。
3.按照权利要求1所述的Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在于所述主活性成分Fe2O3和V2O5的质量百分比为(30～70％)∶(70～30％)，质量百分比之和为100％。
4.按照权利要求1所述的Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在于所述催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴油机排气中的NOx。
5.Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂制备方法，其特征在于具体工艺包括以下步骤：
(1)TiO2前驱液的制备
确定所需涂敷堇青石蜂窝陶瓷载体的质量，按照主活性成分+助催化剂组分+涂层基体TiO2的总质量与所述陶瓷载体的质量比为：(9.1～23.1％)∶(90.9～76.9％)，质量百分比之和为100％，计算出TiO2负载量，然后再按照每340.35g钛酸丁酯产生79.88g TiO2的比例计算出在前驱液中需要加入钛酸丁酯的质量，并进一步将所述钛酸丁酯的质量换算成钛酸丁酯的体积，称取该体积下的钛酸丁酯，并将所述钛酸丁酯加入到体积比为2～3倍的无水乙醇中，在搅拌的同时滴加体积相当于钛酸丁酯体积20～50％且质量比浓度不小于10％的盐酸，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体，作为TiO2前驱液；
(2)TiO2涂层的涂覆
将所述堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，在步骤(1)已制备好的TiO2前驱液中于60～80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述TiO2前驱液蒸发完毕，取出后吹掉孔道内残留液体，在80～110℃下干燥6～24，再在500～600℃下煅烧2h；
(3)氧化物活性成分负载量的确定
按照主活性成分Fe2O3和V2O5∶WO3或MoO3∶步骤(2)中已涂敷的TiO2负载量＝(1～3％)∶(6～12％)∶(93～85％)，质量百分比之和为100％，以及Fe2O3∶V2O5＝(30～70％)∶(70～30％)的质量比例，分别计算出催化剂制备所需要的Fe2O3和V2O5以及WO3(或MoO3)的质量，然后分别按照每808g硝酸铁产生159.69g Fe2O3、每234g偏钒酸铵产生182g V2O5以及每1602.4g钨酸铵产生1391.1g WO3或每1236g钼酸铵产生1007.7gMoO3的比例，换算出所需硝酸铁、偏钒酸铵以及钨酸铵或钼酸铵的质量；
(4)主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
按照步骤(3)所计算出的质量称取钨酸铵或钼酸铵，再按照每16.02g钨酸铵或每12.36g钼酸铵溶于500～1000ml去离子水的比例，将所述钨酸铵或钼酸铵与去离子水混合，再按照步骤(3)所计算出的质量称取硝酸铁和偏钒酸铵，分别按照每4.04g硝酸铁和每1.17g偏钒酸铵溶于500ml去离子水的比例，分别配制成硝酸铁溶液和偏钒酸铵溶液，将所述钨酸铵或钼酸铵、硝酸铁和偏钒酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为2～6；
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)已涂覆TiO2的陶瓷载体放入由步骤(4)制备的钨酸铵或钼酸铵、硝酸铁、偏钒酸铵、草酸和水的溶液中，于80℃水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵或钼酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发，取出后吹掉孔道内残留液体，在80～110℃下干燥6～24h，再在500～600℃下煅烧4～6h。
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