CN109794272A - 一种负载型磷钼杂多酸低温scr催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂及其制备方法,属于大气污染技术防治领域。本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,该催化剂是以钒改性磷钼酸为活性组分,使该活性组分负载于TiO2上得到的,且所述催化剂中活性组分的质量是其总质量的5~20%。采用本发明的负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,能够在低温条件下有效提高其活性以及脱硝效率,且抗硫抗水性能强,该方法制备简单,脱硝成本低。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染技术防治领域,更具体地说,涉及一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂及其制备方法。
背景技术
大气中的氮氧化物(NOx)是引起酸雨、雾霾、光化学烟雾、地表水富营养化等破坏生态环境等环境问题的主要大气污染物之一,因此,控制大气中NOx的排放是全球关注的重点,同时也是我国目前大气环境保护的重点和难点。
目前,国内外普遍采用选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)技术控制NOx,商业上应用的V-W/Ti催化剂,虽然具有高活性,但是其最佳温度窗口一般在300-400℃,较高的反应温度使SCR反应床需要布置在空气预热器、除尘器和脱硫装置前,而这种方式会将催化剂暴露在高浓度的SO2和高粉尘的烟气下,严重影响催化剂对NOx的去除率及催化剂的使用寿命。因此,开发低温高效的脱硝催化剂是关键。
现有的低温SCR脱硝技术中,催化剂是该技术的核心。根据催化剂载体和活性组分的不同,主要将低温SCR催化剂分为贵金属、金属氧化物、炭基材料、分子筛四类。其中,过渡金属因其特殊的“d”轨道特性,在氧化还原反应中具有较好的活性,成为近年来研究的热点。
如中国专利CN 106914245A公开了一种活性炭负载铁锰(FeMn/AC)低温SCR脱硝催化剂及其制备方法,在180℃可达到接近100%的脱硝率,但是该专利并没有考虑SO2和水蒸气对催化剂的影响。中国专利CN 107855126A公开了一种低温脱硝催化剂及其制备方法,是以氧化铈和氧化锆为活性组分,以氧化铁掺杂(CeOx-ZrOx-FeOx)的催化剂,NOx去除率可达88%,当通入100ppmSO2和5%H2O,相对于未掺杂的催化剂抗毒性能有所提高,但是NOx去除率还是有一定程度的下降。
马杰文等(环境科学学报,2017,37(9):3297-3305)在研究中发现,Fe2O3/SAPO-34在190-240℃下可以保持90%以上的脱硝效果,但当同时通SO2和H2O后活性下降到80%,且其失活是不可逆的,推测是由于催化剂表面有硫酸盐物种形成,覆盖了活性位点造成的。
综上所述,虽然近年来低温脱硝催化剂的研究取得一些有意义的成果,在低温方面基本达到应用要求,但是低温催化剂受SO2和水蒸汽影响活性下降,仍然没有得到很好的解决。因此研究开发一种低温活性好和抗硫抗水性能强的催化剂,延长催化剂的使用寿命、降低脱硝成本,在理论和工程应用上具有重要的意义。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有低温SCR催化剂的催化活性易受SO2和水蒸汽影响而下降的不足,提供了一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂及其制备方法。本发明的负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,能够在低温条件下具有较高的催化活性和催化效率,且其抗硫抗水性能强,有效避免SO2和水蒸汽对催化剂催化活性的影响。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其特征在于:该催化剂是以钒改性磷钼酸为活性组分,使该活性组分负载于TiO2上得到的,且所述催化剂中活性组分的质量为催化剂总量的5~20%。
更进一步的,所述催化剂中V和Mo元素的摩尔比为(0.5~2)∶1。
更进一步的,所述钒改性磷钼酸的制备工艺为:将V2O5溶于磷钼酸溶液中,经搅拌升温得到湿凝胶,然后再经干燥、焙烧和研磨即得钒改性磷钼酸活性组分粉末。
更进一步的,所述的载体二氧化钛是锐钛型二氧化钛。
本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:活性组分的制备
(1)将V2O5溶于磷钼酸溶液中,其中V2O5中钒和HPMo中钼的摩尔比(0.5~2)∶1;
(2)向步骤(1)中所得溶液中加入PEG;
(3)将步骤(2)中所得溶液在室温下搅拌,接着升高温度后持续恒温水浴搅拌得到湿凝胶,然后将湿凝胶干燥得到干凝胶;再将干凝胶焙烧并将其研磨得到活性组分粉末;
步骤二:催化剂的制备
(1)将步骤一中得到的活性组分称取一定量溶于蒸馏水中,再加入载体TiO2,使得活性组分在催化剂中的质量百分含量为5%~20%;
(2)将步骤(1)中的混合液室温搅拌,然后依次进行恒温水浴、干燥、焙烧,再将其研磨即得到目标产物负载型磷钼杂多酸催化剂粉末。
更进一步的,所述步骤一和步骤二中室温下均搅拌1~3h,接着将温度升高至80~95℃后恒温水浴搅拌3~8h。
更进一步的,所述步骤一和步骤二中的干燥温度均为100~110℃,干燥时间为3~6h。
更进一步的,所述步骤一和步骤二中的焙烧温度均为300~450℃,焙烧时间为3~5h。
更进一步的,所述步骤一中钒钼摩尔比为1∶1,聚乙二醇和磷钼酸质量比为0.5%,所述步骤二中活性组分在催化剂中的质量百分含量为10%。
更进一步的,步骤一中加入的PEG质量是HPMo质量的0.3~0.7%。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下显著效果:
(1)本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,该催化剂以钒改性磷钼酸为活性组分,因磷钼酸属于keggin结构的杂多酸,具有较强的氧化还原性和表面酸性,因此可以增加催化剂的表面酸性位以及催化剂的氧化还原性能,同时,本发明通过对磷钼酸进行钒改性处理,使得钒氧离子和杂多酸的二级结构相互作用,不仅增强了催化剂的氧化还原性能,同时能够在低温条件下有效提高其活性以及脱硝效率,且具备较强的抗硫抗水蒸汽中毒的能力。
(2)本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,在钒改性磷钼酸制备过程中,通过加入适量的PEG,从而增大了催化剂的比表面积,有效降低了活性组分的颗粒大小,有利于催化剂较好的分散在载体上,进而提高催化剂的低温活性及其催化活性的稳定性,同时增大了催化剂的使用温度窗口。
(3)本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,通过对活性组分的质量分数以及活性组分中V和Mo的摩尔比和钒改性磷钼酸的具体制备工艺参数进行优化设计,从而使得催化剂的低温催化活性得到最好的发挥,且实现了低温催化效果和抗硫抗水蒸汽中毒能力的最佳配合。
(4)本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,该催化剂以锐钛型TiO2为载体,催化剂的比表面积较大,从而保证催化剂表面活性位点的总数量有所增加,进一步增强了催化剂抗硫抗水蒸气中毒的能力。
(5)本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,通过使用钒改性磷钼酸,使得催化剂的氧化还原性能增强,既增加了化学吸附氧(Oα)量,将NO氧化成NO2,形成“快速SCR”反应,也促进了催化剂表面B酸和L酸的增多,有效的吸附活化NH3,故该催化剂具有较好的低温脱硝效果。
(6)本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,通过对各反应原料的配比、各反应工艺参数,如加热温度、焙烧温度等进行严格控制,从而可以使催化剂的催化活性及抗硫和抗水蒸汽能力得到最佳的配合,且其制备工艺过程简单,原料来源广泛、成本低,应用价值高;其中,当钒钼摩尔比为1∶1,聚乙二醇和磷钼酸质量比为0.5%,活性组分在催化剂中的质量百分含量为10%时,可以使催化剂的催化活性以及脱硝效率达到最佳,从而使得催化剂的抗SO2和H2O蒸汽中毒能力增强。
附图说明
图1为本发明的负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂抗硫抗水蒸汽的活性图;
图2为本发明各实施例产物催化剂在不同温度条件下的活性比较图。
具体实施方式
本发明的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,该催化剂以钒改性磷钼酸为活性组分,将其负载于锐钛型TiO2载体上,采用浸渍法负载活性组分HPMo和V2O5;所述催化剂中V和Mo的摩尔比为(0.5~2)∶1;所述催化剂的制备工艺为:将V2O5溶于磷钼酸溶液中,经搅拌升温得到湿凝胶,然后再经干燥、焙烧和研磨即得钒改性磷钼酸活性组分粉末,通过对各反应原料的配比,各反应工艺参数(加热温度、烧培温度、干燥时间、烧培时间、搅拌时间等)进行严格控制,从而可以使催化剂的催化活性及抗硫和抗水蒸汽能力得到最佳的配合。
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:活性组分的制备
第一步,将V2O5溶于磷钼酸溶液中,其中V2O5中钒和HPMo中钼的摩尔比(0.5~2)∶1;第二步,向第一步中所得溶液中加入PEG,其中加入的PEG质量是HPMo质量的0.3~0.7%;第三步,将第二步中所得溶液在室温下搅拌1~3h,接着升高温度至80~95℃后持续恒温搅拌3~8h,得到湿凝胶,然后将湿凝胶干燥3~6h得到干凝胶,干燥温度为100~110℃;再将干凝胶焙烧并将其研磨得到活性组分粉末,其中,焙烧温度为300~450℃,焙烧时间为3~5h。
步骤二:催化剂的制备
第一步,将步骤一中得到的活性组分称取一定量溶于蒸馏水中,再加入载体TiO2,使得活性组分在催化剂中的质量百分含量为5%~20%;第二步,将第一步中的混合液室温搅拌1~3h,然后依次进行恒温水浴、干燥、焙烧,再将其研磨得到目标产物,负载型磷钼杂多酸催化剂粉末,其中,恒温水浴温度为80~95℃,时间为3~8h;干燥温度为100~110℃,干燥时间为3~6h;焙烧温度为300~450℃,焙烧时间为3~5h。
在SCR技术中催化剂氧化还原性和酸性位在反应过程中起到重要的作用。杂多酸,是由杂原子(如P、Si、Fe、Co等)和多原子(如Mo、W、V、Nb、Ta等)按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸,因具有强度均匀的质子酸,氧化还原性,低温活性,“假液相”行为及通过改变其分子的组成,调节酸强度和氧化还原性能等优点被应用于催化领域。
如,申请号为2015101717088,发明名称为:一种掺杂杂多酸的V2O5-WO3/TiO2基中低温SCR脱硝催化剂,该申请案的活性组分为V2O5和Dawson型磷钼钒酸H8P2Mo16V2O62的混合物,助剂为WO3,成型助剂为玻璃纤维GF,载体为锐钛矿型TiO2。该申请案制备的催化剂具有催化氧化还原能力和酸性位,同时也可有效地提高低温SCR的脱硝效率,但其活性组分是直接将V2O5与Dawson型磷钼钒酸H8P2Mo16V2O62进行机械混合,其催化活性以及催化效率仍有待提高,且直接将其机械性混合后负载于TiO2上,其酸性位点以及氧化还原性能相对较弱,因此,该催化剂的抗SO2和H2O蒸汽中毒能力有待进一步提高。
基于以上问题,本申请的发明人通过大量实验发现,通过对磷钼酸进行钒改性处理,以钒改性磷钼酸作为活性组分,使得催化剂的氧化还原性能增强,既增加了化学吸附氧(Oα)量,将NO氧化成NO2,形成“快速SCR”反应,也促进了催化剂表面B酸和L酸的增多,有效的吸附活化NH3,有效的提高其催化剂的吸附能力和低温脱硝效果。
同时,将上述经过钒改性处理的磷钼酸负载于TiO2上,使得催化剂的比表面积增大,从而保证了催化剂表面活性位点的总数量有所增加,可以有效增强催化剂的抗硫抗水蒸气中毒的能力。具体的,本发明的具体分析原理如下:
首先,本发明所述的磷钼酸属于keggin结构的杂多酸,具有有很强的氧化还原性和表面酸性,用钒改性磷钼酸,使得钒氧离子和杂多酸的二级结构相互作用,增强了催化剂的氧化还原性能,增加了化学吸附氧(Oα)量,将NO氧化成NO2,形成“快速SCR”反应,也能够促进了催化剂表面B酸和L酸的增多,有效的吸附活化NH3,故催化剂有较好的低温脱硝效果。
其次,在低温SCR脱硝反应过程中,SO2和H2O蒸汽是影响催化剂活性重要的因素,SO2一方面通过竞争吸附占据活性位点,另一方面SO2被氧化成SO3,形成硫酸盐,造成催化剂不可逆失活。SO2属于酸性气体,所以可以增强催化剂的表面酸性来抑制SO2的吸附和表面硫酸盐的形成。HPMo本身含有大量的B酸和L酸性位,V元素的掺杂一方面形成B酸性位(V-OH),另一方面部分V元素迁移到HPMo的二级结构中形成的VO2+离子,促进了L酸性位的形成,进而提高催化剂的抗SO2的能力。
另外,水蒸气通过物理吸附占据了催化剂活性位点,削弱了催化剂对NO和NH3的吸附,从而降低了催化剂的脱硝活性。吸附在催化剂表面的水蒸汽存在吸附与脱附的平衡,即任一温度下水蒸汽物理吸附占据活性位点占催化剂表面总活性位点的比例为定值,而负载在TiO2上能够增大催化剂的比表面积,使催化剂表面有更多的活性位点,即使水蒸气占据一定量的活性位点,但是负载后依然有足够多的活性位点参与反应,因此该催化剂有较强的抗水的性能。
为进一步了解本发明的内容,现结合具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其制备方法如下:
步骤一:活性组分的制备
第一步,称取0.6g的磷钼酸(HPMo)加入蒸馏水中,按钒和钼的摩尔比为1∶1将一定量的V2O5加入到磷钼酸溶液中;第二步,按聚乙二醇(PEG)质量比磷钼酸(HPMo)质量的0.3%将一定量的PEG加入到第一步得到的溶液中;第三步,将第二步中得到的溶液在25℃下搅拌1h,然后在85℃温度下持续水浴搅拌,得到V1-HPMo+0.4%PEG湿凝胶,接着将湿凝胶在105℃温度下干燥3h得到干凝胶,最后将干凝胶350℃温度下煅烧3h,并将其研磨成粉末,记为HPMo-V(1)-0.3%PEG。
步骤二:催化剂的制备
第一步,将步骤一中制得的HPMo-V(1)-0.3%PEG粉末溶于蒸馏水,按活性组分的质量与催化剂质量的比为10%加入载体TiO2;第二步,将第一步中的溶液于室温下搅拌1h,接着在85℃温度下水浴持续搅拌5h,然后105℃温度下干燥3h,最后在350℃温度下煅烧3h,冷却后将其研磨成催化剂粉末,记为10HPMo-V(1)-0.3%PEG/TiO2-350。
实施例2
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其方法基本同实施例1,主要区别在于:
步骤一:活性组分的制备
第一步,称取0.6g的磷钼酸(HPMo)加入蒸馏水中,按钒和钼的摩尔比为1∶1将一定量的V2O5加入到磷钼酸溶液中;第二步,按聚乙二醇(PEG)质量比磷钼酸(HPMo)质量的0.5%将一定量的PEG加入到第一步得到的溶液中;第三步,将第二步中得到的溶液在25℃下搅拌1h,然后在85℃温度下持续水浴搅拌,得到湿凝胶,接着将湿凝胶在105℃温度下干燥3h得到干凝胶,最后将干凝胶350℃温度下煅烧3h,并将其研磨成粉末,记为HPMo-V(1)-0.5%PEG。
步骤二:催化剂的制备
第一步,将步骤一中制得的HPMo-V(1)-0.5%PEG粉末溶于蒸馏水,按活性组分的质量与催化剂质量的比为10%加入载体TiO2。第二步,将第一步中的溶液于室温下搅拌1h,接着在85℃温度下水浴持续搅拌5h,然后105℃温度下干燥3h,最后在350℃温度下煅烧3h,冷却后将其研磨成催化剂粉末,记为10HPMo-V(1)-0.5%PEG/TiO2-350
实施例3
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其步骤基本同实施例2,区别主要在于活性组分中PEG的添加量是磷钼酸质量的0.7%,记为10HPMo-V(1)-0.7%PEG/TiO2-350。
实施例4
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其步骤基本同实施例2,区别主要在于催化剂焙烧温度是300℃,记为10HPMo-V(1)-0.5%PEG/TiO2-300。
实施例5
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其步骤基本同实施例2,区别主要在于催化剂焙烧温度是450℃,记为10HPMo-V(1)-0.5%PEG/TiO2-450。
实施例6
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其步骤基本同实施例2,区别主要在于活性组分负载量为5%,记为5HPMo-V(1)-0.5%PEG/TiO2-350。
实施例7
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其步骤基本同实施例2,区别主要在于活性组分负载量为20%,记为20HPMo-V(1)-0.5%PEG/TiO2-350。
实施例8
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其过程为:
步骤一:活性组分的制备
第一步,称取0.6g的磷钼酸(HPMo)加入蒸馏水中,按钒和钼的摩尔比为0.5∶1将一定量的V2O5加入到磷钼酸溶液中;第二步,按聚乙二醇(PEG)质量比磷钼酸(HPMo)质量的0.5%将一定量的PEG加入到第一步得到的溶液中;第三步,将第二步中得到的溶液在25℃下搅拌1h,然后在85℃温度下持续水浴搅拌,得到湿凝胶,接着将湿凝胶在105℃温度下干燥3h得到干凝胶,最后将干凝胶350℃温度下煅烧3h,并将其研磨成粉末,记为HPMo-V(0.5)-0.5%PEG。
步骤二:催化剂的制备
第一步,将步骤一中制得的HPMo-V(0.5)-0.5%PEG粉末溶于蒸馏水,按活性组分的质量与催化剂质量的比为10%加入载体TiO2。第二步,将第一步中的溶液于室温下搅拌1h,接着在85℃温度下水浴持续搅拌5h,然后105℃温度下干燥3h,最后在350℃温度下煅烧3h,冷却后将其研磨成催化剂粉末,记为10HPMo-V(0.5)-0.5%PEG/TiO2-350
对比例1
本对比例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其制备方法如下:
步骤一:活性组分的制备
第一步,称取0.6g的磷钼酸(HPMo)加入蒸馏水中,按钒和钼的摩尔比为0.5∶1将一定量的V2O5加入到磷钼酸溶液中;第二步,将第一步中得到的溶液在25℃下搅拌1h;第三步,然后在85℃温度下持续水浴搅拌,得到湿凝胶,接着将湿凝胶在105℃温度下干燥3h得到干凝胶,最后将干凝胶350℃温度下煅烧3h,并将其研磨成粉末,记为HPMo-V(0.5)。
步骤二:催化剂的制备
第一步,将步骤一中制得的HPMo-V(0.5)粉末溶于蒸馏水,按活性组分的质量与催化剂质量的比为10%加入载体TiO2;第二步,将第一步中的溶液于室温下搅拌1h,接着在85℃温度下水浴持续搅拌5h,然后在105℃温度下干燥3h,最后在350℃温度下煅烧3h,冷却后将其研磨成催化剂粉末,记为10HPMo-V0.5/TiO2-350。
实施例9
本实施例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其方法基本同实施例2,主要区别在于:
步骤一:活性组分的制备
第一步,称取0.6g的磷钼酸(HPMo)加入蒸馏水中,按钒和钼的摩尔比为2∶1将一定量的V2O5加入到磷钼酸溶液中;第二步,按聚乙二醇(PEG)质量比磷钼酸(HPMo)质量的0.5%将一定量的PEG加入到第一步得到的溶液中;第三步,将第二步中得到的溶液在25℃下搅拌1h,然后在85℃温度下持续水浴搅拌,得到湿凝胶,接着将湿凝胶在105℃温度下干燥3h得到干凝胶,最后将干凝胶350℃温度下煅烧3h,并将其研磨成粉末,记为HPMo-V(2)-0.5%PEG。
步骤二:催化剂的制备
第一步,将步骤一中制得的HPMo-V(2)-0.5%PEG粉末溶于蒸馏水,按活性组分的质量与催化剂质量的比为10%加入载体TiO2。第二步,将第一步中的溶液于室温下搅拌1h,接着在85℃温度下水浴持续搅拌5h,然后105℃温度下干燥3h,最后在350℃温度下煅烧3h,冷却后将其研磨成催化剂粉末,记为10HPMo-V(2)-0.5%PEG/TiO2-350
对比例2
本对比例的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其步骤基本同对比例1,区别主要在于:活性组分中钒和钼的摩尔比是2∶1,记为10HPMo-V(2)/TiO2-350。
催化剂的性能检测
在直径为8mm的固定床反应器内装入0.46g由催化剂的制备实施例1-9以及对比例1和对比例2中的催化剂,以N2为载气,控制空速为15000h-1,控制进口NO浓度500ppm,NH3/NO=1,O2体积浓度为8%,在温度为150℃~350℃的温度范围内测定NOx的去除率,结果列于图2中。
图2中实施例中各催化剂不同温度下活性测试表明,在没有SO2和H2O蒸汽存在的条件下,200~350℃温度区间内,实施例1-9中NOx的去除率保持在75.9-99.9%,有较好的脱硝效率,并通过考察掺杂钒的比例对催化剂活性的影响以及其他工艺参数(加热温度、加热时间、活性组分负载量、PEG的量等)的影响,得出实施例2催化剂活性最佳。需要说明的是,其他实施例相较于实施例2效果较差,但相比于现有的催化剂其效果还是较好的。另外,结合对比例1和2可知,通过添加PEG可以提高所得催化剂的低温活性,拓宽其温度窗口,并提高不同温度下催化剂催化活性的稳定性,进而保证其催化效果。
实施例10
直径为8mm的固定床反应器内装入0.46g由实施例2制备的催化剂,以N2为载气,控制空速为15000h-1,进口NO浓度500ppm,NH3/NO=1,O2体积浓度为8%,反应温度为200℃,考察了SO2和水蒸汽对NOx转化率的影响。
当通入水的体积浓度为0~10%范围内,不通SO2时NOx的转化率能达到90%以上,催化剂表现良好的抗水蒸汽毒化的能力。当通入200ppm的SO2和4vol.%的H2O时,催化剂活性虽然有一定程度的下降,但是在停止通SO2和H2O后催化剂的活性又基本恢复到原来的去除率,说明催化剂有良好的脱硝活性,因此,该催化剂具有较强的抗SO2和H2O蒸汽的能力,其催化剂的抗SO2和H2O蒸汽的活性图如图1所示,其他实施例中所得催化剂的抗SO2和H2O蒸汽中毒的能力与本实施例较为接近,略差于本实施例。
Claims (10)
1.一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其特征在于:该催化剂是以钒改性磷钼酸为活性组分,使该活性组分负载于TiO2上得到的,且所述催化剂中活性组分的质量为催化剂总量的5~20%。
2.根据权利要求1所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其特征在于:所述催化剂中V和Mo元素的摩尔比为(0.5~2)∶1。
3.根据权利要求1或2所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其特征在于,所述钒改性磷钼酸的制备工艺为:将V2O5溶于磷钼酸溶液中,经搅拌升温得到湿凝胶,然后再经干燥、焙烧和研磨即得钒改性磷钼酸活性组分粉末。
4.根据权利要求3所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂,其特征在于:所述的载体二氧化钛是锐钛型二氧化钛。
5.一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:活性组分的制备
(1)将V2O5溶于磷钼酸溶液中,其中V2O5中钒和HPMo中钼的摩尔比(0.5~2)∶1;
(2)向步骤(1)中所得溶液中加入PEG;
(3)将步骤(2)中所得溶液在室温下搅拌,接着升高温度后持续恒温水浴搅拌得到湿凝胶,然后将湿凝胶干燥得到干凝胶;再将干凝胶焙烧并将其研磨得到活性组分粉末;
步骤二:催化剂的制备
(1)将步骤一中得到的活性组分溶于蒸馏水中,再加入载体TiO2,使得活性组分在催化剂中的质量百分含量为5%~20%;
(2)将步骤(1)中的混合液室温搅拌,然后依次进行恒温水浴、干燥、焙烧,再将其研磨即得到目标产物负载型磷钼杂多酸催化剂粉末。
6.根据权利要求5所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤一和步骤二中室温下均搅拌1~3h,接着将温度升高至80~95℃后恒温水浴搅拌3~8h。
7.根据权利要求5或6所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤一和步骤二中的干燥温度均为100~110℃,干燥时间为3~6h。
8.根据权利要求5或6所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤一和步骤二中的焙烧温度均为300~450℃,焙烧时间为3~5h。
9.根据权利要求5或6所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤一中钒钼摩尔比为1∶1,聚乙二醇和磷钼酸质量比为0.5%,所述步骤二中活性组分在催化剂中的质量百分含量为10%。
10.根据权利要求5或6所述的一种负载型磷钼杂多酸低温SCR催化剂的制备方法,其特征在于:步骤一中加入的PEG质量是HPMo质量的0.3~0.7%。
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