CN102008952B - 一种蜂窝状scr脱硝复合氧化物催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蜂窝状烟气脱硝复合金属氧化物催化剂及其制备方法,以锡铈钨复合氧化物为催化剂活性组分,钛锆复合氧化物为载体,蜂窝陶瓷为支撑体。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,其中钛锆复合氧化物载体质量负载量为3~20wt%,锡铈钨复合氧化物活性组分的质量负载量为5~18wt%。将预处理好的蜂窝陶瓷浸渍钛锆溶胶或糊料后,经干燥、焙烧;再浸渍锡铈钨复合溶液或糊料,经干燥、焙烧制得Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分涂层。本发明不仅提高了催化剂低中温的脱硝效果,增强了催化剂的抗压碎强度和热稳定性能,降低了催化剂成本,制备工艺简单;而且催化剂活性组分低毒环保,适用较苛刻的低中温烟气道变温环境脱硝。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效、无毒、廉价的低中温蜂窝状SCR脱硝复合氧化物催化剂及其制备方法,属于大气污染治理技术和环保催化材料领域。
背景技术
氮氧化物(NOx)污染日益严峻,烟气脱硝已成为国家“十二五”亟待解决的重点课题。我国每年NOx排放量高达2200万吨,超过美国成为世界第一大排放国,每年因酸雨污染造成的损失超过3000亿元。国家环保部于2010年1月27日正式颁布了《火电厂氮氧化物防治技术政策》,要求2010年起,京、津、冀、长江三角洲及珠江三角洲大型电厂必须建立脱硝系统,2014全面完成脱硝系统工程,至少有2亿6千瓦机组容量的脱硝系统需要新建和改造,有1000亿的市场规模。
催化剂国产化仍是制约SCR产业化发展的瓶颈。烟气脱硝技术核心催化剂初投资占脱硝系统总投资的40%~60%。然而,目前催化剂的国产化主要只是引进成型生产设备和进口原料进行的“来料加工”式的国产化,催化剂真正国产化并未实现。
商用V2O5(WO3,MoO3)/TiO2体系催化剂成本昂贵、原料有毒、易产生二次污染。V2O5是一种剧毒物质,它对人体的呼吸系统和皮肤会产生严重损害,长期接触可引起支气管炎、视力障碍、肾损害等。以V2O5为主要活性成分的钒钛体系脱硝催化剂在生产过程中会产生污染,废旧催化剂难以处理,且原料价格昂贵。环保部规定电厂对失效催化剂应优先进行再生处理,失效且不可再生的催化剂应严格按照国家危险废物处理处置的相关规定进行无害化处理。
目前国内现有专利中,(CN1475305)、(CN1777477)、(CN1792431)三项专利均是以V2O5为活性组分,V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂脱硝活性高、抗中毒性能好,是国外脱硝催化剂的集成技术。其中专利(CN1475305)是以活性炭为支撑体制备的整装蜂窝脱硝催化剂,该催化剂低温活性高。不足的是该催化剂抗硫性能差,支撑体易粉化。专利(CN1777477)主要描述的是对V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化体系蜂窝整装脱硝催化剂的改进。专利(CN1792431)是以堇青石蜂窝陶瓷为支撑体,以V2O5-WO3/TiO2-Al2O3为催化活性体系的整装催化剂。不足的是专利2和3催化剂成本昂贵,主要原因是助催化剂WO3和MoO3加入量大,本身原料价格高昂,且有毒性。(CN1401416)和(CN1457920)两项专利都是以堇青石蜂窝陶瓷为支撑体,催化体系是CuO/γ-Al2O3,不足的是该催化剂易粉化,耐磨性差。(CN101804344)专利是以碳纳米管为载体,锰的氧化物为催化活性组分,活性温度区间为150~250℃,不足的是该催化剂耐磨性较差、低温抗中毒性能较差。(CN101296748)专利是以蜂窝沸石为载体,铁、铈、锡、镓为催化活性组分,不足的是该催化剂低温抗中毒性能较差。(CN1792455)专利是以蜂窝状活性炭为载体,铁、锰、钒的一种或几种金属氧化物为催化活性组分,活性温度区间为120~250℃,不足的是该催化剂抗压碎强度低、低温抗中毒性能较差,且钒原料有毒。(CN101554581)专利是以氧化铝、氧化锆为载体,银、钯贵金属为催化活性组分,活性温度区间为230~280℃,不足的是该催化剂成本昂贵、低温抗中毒性能较差。(CN101254464)专利是以钛锆复合氧化物为载体,以锰的氧化物为催化活性组分,并添加钒、铬、铁、铜、镍、铈的氧化物为助催化剂,活性温度区间为100~300,不足的是该催化剂低温抗中毒性能较差,且钒原料有毒。
鉴于国内烟气脱硝催化剂的开发经验与不足,研发具有自主知识产权的高效、无毒、廉价的烟气脱硝催化剂已成为我国烟气脱硝的燃眉之急。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硝效率高、环保不会造成二次污染、成本低廉、工艺简单的低中温蜂窝状SCR脱硝复合氧化物催化剂。本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。
本发明的技术方案为:一种蜂窝状SCR脱硝复合氧化物催化剂,其特征在于所述催化剂是以锡铈钨复合氧化物(Sn-Ce-W-Ox)为催化剂活性组分,钛锆复合氧化物(Ti-Zr-Oy)为载体,蜂窝陶瓷为支撑体;以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,其中Ti-Zr-Oy复合氧化物载体质量负载量为3~20wt%,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为5~18wt%。
上述的Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分中Sn/Ce/W元素摩尔比为1∶(0.1~1)∶(0.02~0.2)。
上述的Ti-Zr-Oy复合氧化物载体中Ti/Zr元素摩尔比为1∶(0.01~1)。
上述的蜂窝陶瓷支撑体为氧化钛、氧化锆、Al2TiO5-TiO2-SiO2多相或堇青石蜂窝陶瓷。
本发明还提供了上述催化剂的方法,其具体步骤为:
(1)蜂窝陶瓷支撑体预处理
蜂窝陶瓷支撑体预处理分为二步:第一是除尘处理,将蜂窝陶瓷置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗后晾干;第二是表面改性处理,将除尘后的陶瓷浸入酸溶液中煮沸一定时间,待冷却后,用清水将表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用;
(2)钛锆溶胶或糊料的配制
量取适量Ti源试剂,将其溶解于一定比例的乙醇和醋酸的混合水溶液中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶;其中,Ti源试剂/乙醇/醋酸/水的体积比为1∶(2.5~3.5)∶(0.5~1)∶(0.25~0.5);然后以Ti/Zr元素摩尔比为1∶(0.01~1),加入可溶性锆盐,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌30~60min后,即制得稳定的钛锆复合溶胶或糊料;
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理后的蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆溶胶或糊料中,一定时间后,取出干燥焙烧,或者重复浸渍、干燥和焙烧后,控制以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为3~20%,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备;
(4)锡铈钨复合溶液或糊料的配制
以Sn/Ce/W元素摩尔比为1∶(0.1~1)∶(0.02~0.2),将锡源试剂、铈源试剂、钨源试剂均匀溶解于弱酸液中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合溶液或糊料;
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合溶液或糊料中一定时间,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,干燥、焙烧即制得整体式催化剂;以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为5~18wt%。
上述步骤(1)中蜂窝陶瓷支撑体表面改性处理所用酸溶液质量浓度为5~15%,浸渍煮沸时间为15~30min。
上述步骤(1)、(4)中酸溶液为硝酸或硫酸溶液。步骤(4)中的酸溶液为弱酸液,酸溶液质量浓度为5~15%。
上述步骤(2)中Ti源试剂为钛酸丁酯、四氯化钛或纳米锐钛矿型钛白粉;所述可溶性锆盐为氧氯化锆、正丁醇锆、硝酸锆或硫酸锆。
上述步骤(4)中锡源试剂为锡粉、氯化亚锡或硫酸亚锡;所述铈源试剂为硝酸铈、草酸亚铈或碳酸亚铈;所述钨源试剂为钨酸铵或氧化钨。
优选上述步骤(3)、(5)中浸渍时间为10~30min。
优选上述步骤(3)、(5)中干燥方式为自然阴干或普通鼓风干燥箱干燥,自然阴干时,干燥时间24~48小时;普通鼓风干燥箱干燥时,干燥温度为60~100℃,干燥时间8~24小时。所述步骤(3)焙烧温度为350~450℃,保温时间为1.5~3h;所述步骤(5)焙烧温度为300~350℃,保温时间为1.5~3h。
有益效果:
本发明所制备的催化剂在200~400℃内拥有高效的低中温SCR脱硝活性,催化剂的抗压碎强度高,热稳定性能良好,催化剂成本低,制备工艺简单,催化剂体系组分低毒环保,拓宽了SCR脱硝的低中温活性温度窗口,催化剂的抗中毒能力强,可以适用较苛刻的低中温烟气道变温环境脱硝。
附图说明
图1为实施例1所制备的蜂窝催化剂样品;
图2为实施例1所制备的催化剂NH3-SCR脱除NO的活性变化曲线。
具体实施方式
实施例1
(1)多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体预处理
将多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗5min后晾干。将上述除尘后的支撑体继续浸入质量浓度为10%的硝酸溶液中煮沸15min,进行支撑体表面改性处理,待冷却后,用清水将支撑体表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用。
(2)钛锆溶胶的配制
量取17ml钛酸丁酯,将其溶解于72ml的无水乙醇和冰醋酸的混合水溶液(其中,无水乙醇55ml,冰醋酸12ml,水5ml)中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶。然后以Ti/Zr摩尔比为1,加入16.1201g氧氯化锆,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌30min后,即制得稳定的钛锆复合溶胶。
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理的多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆溶胶中15min,取出后自然阴干24h,经马弗炉450℃焙烧保温2h,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备。以多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为5.5%。
(4)锡铈钨复合溶液的配制
以Sn/Ce/W摩尔比为1∶0.25∶0.025,将3.39g氯化亚锡、1.13g硝酸铈、0.1g钨酸铵三种化学试剂均匀溶解于质量浓度为8%硝酸的水溶液中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合溶液。
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合溶液中10min,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,经鼓风干燥箱60℃保温24h干燥,再经电阻炉350℃保温1.5h焙烧,即制得整体式复合氧化物催化剂。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为8wt%。
所制得催化剂样品见图1,催化剂NH3-SCR脱除NO的活性变化曲线见图2所示;所制的催化剂在空速为5000h-1,NH3/NO摩尔比为1时,催化剂在200~300℃内,脱硝活性接近100%;在300~400℃内,脱硝活性高于80%。
实施例2
(1)多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体预处理
将多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗15min后晾干。将上述除尘后的支撑体继续浸入质量浓度为5%的硫酸溶液中煮沸30min,进行支撑体表面改性处理,待冷却后,用清水将支撑体表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用。
(2)钛锆溶胶的配制
量取17ml四氯化钛,将其溶解于72ml的无水乙醇和冰醋酸的混合水溶液(其中,无水乙醇55ml,冰醋酸12ml,水5ml)中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶。然后以Ti/Zr摩尔比为10,加入1.92g正丁醇锆,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌45min后,即制得稳定的钛锆复合溶胶。
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理的多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆溶胶中10min,取出后经鼓风干燥箱80℃保温16h,经马弗炉350℃焙烧保温3h,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备。以多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为6wt%。
(4)锡铈钨复合溶液的配制
以Sn/Ce/W摩尔比为1∶1∶0.02,将3.23g硫酸亚锡、4.52g硝酸铈、0.08g钨酸铵三种化学试剂均匀溶解于质量浓度为10%硫酸性水中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合溶液。
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合溶液中15min,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,经自然阴干48h,再经电阻炉300℃保温3h焙烧,即制得整体式复合氧化物催化剂。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为9.2wt%。
所制的催化剂在空速为5500h-1,NH3/NO摩尔比为1时,催化剂在200~300℃内,脱硝活性高于95%;在300~400℃内,脱硝活性高于80%。
实施例3
(1)多孔Al2TiO5-TiO2-SiO2多相质蜂窝陶瓷支撑体预处理
将多孔Al2TiO5-TiO2-SiO2多相质蜂窝陶瓷支撑体置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗10min后晾干。将上述除尘后的支撑体继续浸入质量浓度为8%的硝酸溶液中煮沸20min,进行支撑体表面改性处理,待冷却后,用清水将支撑体表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用。
(2)钛锆溶胶的配制
量取17ml钛酸丁酯,将其溶解于68ml的无水乙醇和冰醋酸的混合水溶液(其中,无水乙醇42.5ml,冰醋酸17ml,水8.5ml)中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶。然后以Ti/Zr摩尔比为4,加入4.0295g氧氯化锆,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌60min后,即制得稳定的钛锆复合溶胶。
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理的多孔Al2TiO5-TiO2-SiO2多相质蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆溶胶中20min,取出后自然阴干36h,经马弗炉400℃焙烧保温2h,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备。以多孔Al2TiO5-TiO2-SiO2多相质蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为3%。
(4)锡铈钨复合糊料的配制
以Sn/Ce/W摩尔比为1∶0.1∶0.2,将1.78g锡粉、0.37g草酸亚铈、0.8g钨酸铵三种化学试剂均匀溶解于质量浓度为12%硝酸性水中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合糊料。
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合糊料中20min,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,经鼓风干燥箱100℃保温8h干燥,再经电阻炉310℃保温2.7h焙烧,重复上述干燥、焙烧过程1次,即制得整体式复合氧化物催化剂。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为18wt%。
所制的催化剂在空速为3000h-1,NH3/NO摩尔比为1时,催化剂在200~350℃内,脱硝活性高于95%;在350~400℃内,脱硝活性高于85%。
实施例4
(1)多孔堇青石质蜂窝陶瓷支撑体预处理
将多孔堇青石质蜂窝陶瓷支撑体置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗8min后晾干。将上述除尘后的支撑体继续浸入质量浓度为6%的硫酸溶液中煮沸27min,进行支撑体表面改性处理,待冷却后,用清水将支撑体表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用。
(2)钛锆溶胶的配制
量取17ml钛酸丁酯,将其溶解于72.25ml的无水乙醇和冰醋酸的混合水溶液(其中,无水乙醇59.5ml,冰醋酸8.5ml,水4.25ml)中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶。然后以Ti/Zr摩尔比为5,加入3.56g硫酸锆,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌35min后,即制得稳定的钛锆复合溶胶。
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理的多孔堇青石质蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆溶胶中25min,取出后经干燥箱60℃保温24h干燥,经马弗炉380℃焙烧保温2.5h,重复上述干燥、焙烧过程1次,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备。以多孔堇青石质蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为10%。
(4)锡铈钨复合溶液的配制
以Sn/Ce/W摩尔比为1∶0.5∶0.1,将3.39g氯化亚锡、1.28g碳酸亚铈、0.4g钨酸铵三种化学试剂均匀溶解于质量浓度为5%硫酸性水溶液中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合溶液。
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合溶液中25min,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,经自然阴干24h,再经电阻炉320℃保温2.4h焙烧,即制得整体式复合氧化物催化剂。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为5wt%。
所制的催化剂在空速为4000h-1,NH3/NO摩尔比为1时,催化剂在200~300℃内,脱硝活性接近100%;在300~400℃内,脱硝活性高于83%。
实施例5
(1)多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体预处理
将多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗12min后晾干。将上述除尘后的支撑体继续浸入质量浓度为7%的硝酸溶液中煮沸24min,进行支撑体表面改性处理,待冷却后,用清水将支撑体表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用。
(2)钛锆糊料的配制
量取4g纳米锐钛矿型钛白粉,将其溶解于70.1ml的无水乙醇和冰醋酸的混合水溶液(其中,无水乙醇51ml,冰醋酸12.75ml,水6.35ml)中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶。然后以Ti/Zr摩尔比为2,加入8.48g硝酸锆,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌40min后,即制得稳定的钛锆复合糊料。
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理的多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆糊料中30min,取出后自然阴干48h,经马弗炉420℃焙烧保温1.8h,重复上述干燥、焙烧过程1次,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备。以多孔氧化钛质蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为15%。
(4)锡铈钨复合糊料的配制
以Sn/Ce/W摩尔比为1∶0.75∶0.075,将3.39g氯化亚锡、3.39g硝酸铈、0.26g氧化钨三种化学试剂均匀溶解于质量浓度为15%硫酸水溶液中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合糊料。
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合糊料中28min,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,经鼓风干燥箱80℃保温16h干燥,再经电阻炉330℃保温2h焙烧,即制得整体式复合氧化物催化剂。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为10wt%。
所制的催化剂在空速为6000h-1,NH3/NO摩尔比为1时,催化剂在200~300℃内,脱硝活性高于95%;在300~400℃内,脱硝活性高于80%。
实施例6
(1)多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体预处理
将多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗7min后晾干。将上述除尘后的支撑体继续浸入质量浓度为9%的硫酸溶液中煮沸18min,进行支撑体表面改性处理,待冷却后,用清水将支撑体表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用。
(2)钛锆糊料的配制
量取4g纳米锐钛矿型钛白粉,将其溶解于69.7ml的无水乙醇和冰醋酸的混合水溶液(其中,无水乙醇51ml,冰醋酸13.6ml,水5.1ml)中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶。然后以Ti/Zr摩尔比为8,加入2.0141g氧氯化锆,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌50min后,即制得稳定的钛锆复合糊料。
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理的多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆糊料中12min,取出后经干燥箱100℃保温8h干燥,经马弗炉450℃焙烧保温1.5h,重复上述干燥、焙烧过程1次,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备。以多孔氧化锆质蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为20%。
(4)锡铈钨复合溶液的配制
以Sn/Ce/W摩尔比为1∶1∶0.025,将3.39g氯化亚锡、4.52g硝酸铈、0.1g钨酸铵三种化学试剂均匀溶解于质量浓度为12%的硫酸性水溶液中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合溶液。
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合溶液中30min,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,经自然阴干36h,再经电阻炉340℃保温1.7h焙烧,即制得整体式复合氧化物催化剂。以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为15wt%。
所制的催化剂在空速为4500h-1,NH3/NO摩尔比为1时,催化剂在200~300℃内,脱硝活性接近100%:在300~400℃内,脱硝活性高于82%。
Claims (7)
1.一种蜂窝状SCR脱硝复合氧化物催化剂,其特征在于所述催化剂是以锡铈钨复合氧化物为催化剂活性组分,钛锆复合氧化物为载体,蜂窝陶瓷为支撑体;以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,其中钛锆复合氧化物载体质量负载量为3~20wt%,锡铈钨复合氧化物活性组分的质量负载量为5~18wt%;其中所述的锡铈钨复合氧化物活性组分中Sn/Ce/W元素摩尔比为1∶0.1~1∶0.02~0.2;所述的钛锆复合氧化物载体中Ti/Zr元素摩尔比为1∶0.01~1;所述的蜂窝陶瓷支撑体为氧化钛、氧化锆、Al2TiO5-TiO2-SiO2多相质或堇青石蜂窝陶瓷。
2.一种制备如权利要求1所述的催化剂的方法,其具体步骤为:
(1)蜂窝陶瓷支撑体预处理
蜂窝陶瓷支撑体预处理分为二步:第一是除尘处理,将蜂窝陶瓷置入超声震荡器中,倒入清水超声清洗后晾干;第二是表面改性处理,将除尘后的陶瓷浸入酸溶液中煮沸,待冷却后,用清水将表层及孔洞中残余酸液清洗干净后,晾干备用;
(2)钛锆溶胶或糊料的配制
量取适量Ti源试剂,将其溶解于一定比例的乙醇和醋酸的混合水溶液中,经均匀搅拌混合配制钛溶胶;其中,Ti源试剂/乙醇/醋酸/水的体积比为1∶(2.5~3.5)∶(0.5~1)∶(0.25~0.5);然后以Ti/Zr元素摩尔比为1∶(0.01~1),加入可溶性锆盐,继续在磁力搅拌器上室温中速搅拌30~60min后,即制得稳定的钛锆复合溶胶或糊料;
(3)Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备
将预处理后的蜂窝陶瓷支撑体浸渍在步骤(2)配制好的钛锆溶胶或糊料中,取出干燥焙烧,或者重复浸渍、干燥和焙烧后,控制以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Ti-Zr-Oy复合氧化物负载的质量百分含量为3~20%,完成Ti-Zr-Oy复合氧化物载体层的制备;
(4)锡铈钨复合溶液或糊料的配制
以Sn/Ce/W元素摩尔比为1∶0.1~1∶0.02~0.2,将锡源试剂、铈源试剂、钨源试剂均匀溶解于酸液中,经均匀搅拌配制稳定的锡铈钨复合溶液或糊料;
(5)Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的负载
将步骤(3)中已制备好Ti-Zr-Oy复合氧化物载体涂层的样品浸渍在步骤(4)制备的锡铈钨复合溶液或糊料中,浸渍结束后吹尽孔道中的残余溶液,干燥、焙烧即制得整体式催化剂;以蜂窝陶瓷支撑体质量为基准,Sn-Ce-W-Ox复合氧化物活性组分的质量负载量为5~18wt%。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(1)中蜂窝陶瓷支撑体表面改性处理所用酸溶液质量浓度为5~15%,浸渍煮沸时间为15~30min。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(1)、(4)中酸溶液为硝酸或硫酸溶液。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(2)中Ti源试剂为钛酸丁酯、四氯化钛或纳米锐钛矿型钛白粉;所述可溶性锆盐为氧氯化锆、正丁醇锆、硝酸锆或硫酸锆;步骤(4)中锡源试剂为锡粉、氯化亚锡或硫酸亚锡;所述铈源试剂为硝酸铈、草酸亚铈或碳酸亚铈;所述钨源试剂为钨酸铵或氧化钨。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(3)、(5)中浸渍时间分别为10~30min。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述步骤(3)、(5)中干燥方式为自然阴干或普通鼓风干燥箱干燥;自然阴干时,干燥时间24~48小时;普通鼓风干燥箱干燥时,干燥温度为60~100℃,干燥时间8~24小时;所述步骤(3)焙烧温度为350~450℃,保温时间为1.5~3h;所述步骤(5)焙烧温度为300~350℃,保温时间为1.5~3h。
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CN2010105786154A CN102008952B (zh) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | 一种蜂窝状scr脱硝复合氧化物催化剂及其制备方法 |
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