CN103028395A - 一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法 - Google Patents

一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法，包括以下步骤：A1、蜂窝堇青石基体改性；A2、化学气相沉积负载TiO2；A3、W过饱和溶液配制；A4、V过饱和溶液配制；A5、WO3负载；A6、V2O5的负载。本发明以改性蜂窝堇青石为基体，利用化学气相沉积技术调控整体负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂结构，实现了催化剂与改性蜂窝堇青石基体稳固的化学结合，解决了催化剂与基体的结合强度，提高了催化剂的耐冲刷能力。发挥出改性蜂窝堇青石的基体作用，显著提高V2O5-WO3/TiO2有效含量，避免了V2O5-WO3/TiO2的浪费，降低了催化剂的制造成本。

Description

一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及的是一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法。
背景技术
目前的产品主要采用的是基体与TiO2、V2O5以及其他助剂共混的方式进行生产，催化剂中TiO2与V2O5占催化剂总重量85％～95％，TiO2与V2O5大部分起到的是基体的作用，V2O5未充分发挥其活性组份功能，造成TiO2、V2O5巨大浪费，导致SCR技术的初次投入及后续运行成本高昂。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法，包括以下步骤：A1、蜂窝堇青石基体改性：对300孔/inch2，壁厚0.6mm的堇青石蜂窝陶瓷基体，采用80wt％草酸对堇青石表面进行酸处理，酸处理温度为80℃，腐蚀8h，取出后用去离子水洗涤至中性，用洗耳球吹除孔道内溶液，在140℃下干燥3h；
A2、化学气相沉积负载TiO2：四氯化钛和O2作为反应先驱体，TiCl4用浓度为99.99％的氮气作为载气在35℃进行气化；为保证TiCl4有较稳定的蒸气压，恒温水浴控制温度为60℃，步进电机控制喷头移动位置；化学气相沉积控制反应温度500±10℃，载气流量600sccm，稀释用N2流量1200sccm，O2流量120sccm，气压保持1.01x105Pa，反应时间60min；
A3、W过饱和溶液配制：以((NH4)5H6[H2(WO4)6])·H2O颗粒为溶质，蒸馏水为溶剂，溶解过程中以加热来加快溶解速度，配制的W化合物饱和溶液浓度为400g/100ml；
A4、V过饱和溶液配制：按照草酸与偏钒酸铵的摩尔比为2∶1，称取偏钒酸铵与草酸，控制其配制温度为60℃以加速溶液老化；
A5、WO3负载：WO3负载采用过量体积浸渍法：将完成TiO2负载的堇青石基体浸入W化合物过饱和溶液，在具有加热功能的磁力搅拌器上连续搅拌，浸渍2小时，浸渍温度控制在60℃；浸渍样品在烘箱中分阶段干燥：95℃干燥1h，然后80℃干燥1h，在空气气氛中分段焙烧：300℃焙烧2h，然后450℃焙烧3h；
A6、V2O5的负载：V2O5负载采用过量体积浸渍法：将负载WO3的堇青石载体浸入V过饱和溶液中，在磁力搅拌器上60℃下连续搅拌浸渍2小时，取出在烘箱中分阶段干燥：90℃干燥1h，然后80℃干燥1h；，在空气气氛中，300℃×2h+450℃×3h分段焙烧。
本发明专利以改性蜂窝堇青石为基体，利用化学气相沉积技术调控整体负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂结构，实现了催化剂与改性蜂窝堇青石基体稳固的化学结合，解决了催化剂与基体的结合强度，提高了催化剂的耐冲刷能力。发挥出改性蜂窝堇青石的基体作用，显著提高V2O5-WO3/TiO2有效含量，避免了V2O5-WO3/TiO2的浪费，降低了催化剂的制造成本。
本发明采用化学气相沉积技术负载TiO2，相对目前采用的溶液法，溶胶凝胶法，TiO2与基体是化学键结合，负载率高，结合强度高，TiO2表面结构，孔结构良好，有利于控制后续WO3与V2O5的负载与分布。
本发明WO3与V2O5分步负载，有利于控制组分的含量与分布；本发明WO3与V2O5负载后的分步干燥与分步焙烧工艺，为控制组分组态创造了条件。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
整体负载型V2O5-WO3/TiO2CSR催化剂制备方法，包括以下步骤：
A1、蜂窝堇青石基体改性：对300孔/inch2，壁厚0.6mm的堇青石蜂窝陶瓷基体，采用80wt％草酸对堇青石表面进行酸处理，酸处理温度为80℃，腐蚀8h，取出后用去离子水洗涤至中性，用洗耳球吹除孔道内溶液，在140℃下干燥3h。
A2、化学气相沉积负载TiO2：四氯化钛(TiCl4)和O2作为反应先驱体，TiCl4用浓度为99.99％的氮气作为载气在35℃进行气化。为保证TiCl4有较稳定的蒸气压，恒温水浴控制温度为60℃，步进电机控制喷头移动位置。
化学气相沉积控制反应温度500±10℃，载气流量600sccm，稀释用N2流量1200sccm，O2流量120sccm，气压保持1.01×105Pa，反应时间60min。
A3、W过饱和溶液配制：以((NH4)5H6[H2(WO4)6])·H2O颗粒为溶质，蒸馏水为溶剂，溶解过程中以加热来加快溶解速度，配制的W饱和溶液化合物浓度为400g/100ml。
A4、V过饱和溶液配制：按照草酸与偏钒酸铵的摩尔比为2∶1，称取适量的偏钒酸铵(NH4VO3)与草酸(H2C2O4)，控制其配制温度为60℃，目的是加速溶液老化。
A5、WO3负载：WO3负载采用过量体积浸渍法：将完成TiO2负载的堇青石基体浸入W化合物过饱和溶液，在具有加热功能的磁力搅拌器上连续搅拌，浸渍2小时，浸渍温度控制在60℃。浸渍样品在烘箱中分阶段干燥：95℃干燥1h，然后80℃干燥1h，在空气气氛中分段焙烧：300℃焙烧2h，然后450℃焙烧3h。
A6、V2O5的负载：V2O5负载采用过量体积浸渍法：将负载WO3的堇青石载体浸入V过饱和溶液中，在磁力搅拌器上60℃下连续搅拌浸渍2小时，取出在烘箱中分阶段干燥：90℃干燥1h，然后80℃干燥1h；，在空气气氛中，300℃×2h+450℃×3h分段焙烧。
利用本发明方法制备的负载型催化剂中TiO2在改性堇青石基体上负载率为18％，TiO2载体与堇青石基体结合强度达到35N，活性组分V2O5含量为1.8％，助剂组分WO3含量为7.8％，1.8％V2O5-7.8％WO3/TiO2整体负载型催化剂，其BET89.2m2·g-1，总孔面积85.6m2·g-1，总孔容积0.2689m3·g-1，催化剂在活化温度T＝350℃、Sv＝1000h-1、nNH3/nNO＝1时，NO脱出率ηNO/％达到97.8％。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种整体负载型V2O5-WO3/TiO2SCR催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、蜂窝堇青石基体改性：对300孔/inch2，壁厚0.6mm的堇青石蜂窝陶瓷基体，采用80wt％草酸对堇青石表面进行酸处理，酸处理温度为80℃，腐蚀8h，取出后用去离子水洗涤至中性，用洗耳球吹除孔道内溶液，在140℃下干燥3h；
A2、化学气相沉积负载TiO2：四氯化钛和O2作为反应先驱体，TiCl4用浓度为99.99％的氮气作为载气在35℃进行气化；为保证TiCl4有较稳定的蒸气压，恒温水浴控制温度为60℃，步进电机控制喷头移动位置；化学气相沉积控制反应温度500±10℃，载气流量600sccm，稀释用N2流量1200sccm，O2流量120sccm，气压保持1.01x105Pa，反应时间60min；
A3、W过饱和溶液配制：以((NH4)5H6[H2(WO4)6])·H2O颗粒为溶质，蒸馏水为溶剂，溶解过程中以加热来加快溶解速度，配制的W化合物饱和溶液浓度为400g/100ml；
A4、V过饱和溶液配制：按照草酸与偏钒酸铵的摩尔比为2∶1，称取偏钒酸铵与草酸，控制其配制温度为60℃以加速溶液老化；
A5、WO3负载：WO3负载采用过量体积浸渍法：将完成TiO2负载的堇青石基体浸入W化合物过饱和溶液，在具有加热功能的磁力搅拌器上连续搅拌，浸渍2小时，浸渍温度控制在60℃；浸渍样品在烘箱中分阶段干燥：95℃干燥1h，然后80℃干燥1h，在空气气氛中分段焙烧：300℃焙烧2h，然后450℃焙烧3h；
A6、V2O5的负载：V2O5负载采用过量体积浸渍法：将负载WO3的堇青石载体浸入V过饱和溶液中，在磁力搅拌器上60℃下连续搅拌浸渍2小时，取出在烘箱中分阶段干燥：90℃干燥1h，然后80℃干燥1h；，在空气气氛中，300℃×2h+450℃×3h分段焙烧。
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