CN110075860A - 一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法 - Google Patents

一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法，将Fe2O3和MoO3负载于TiO2载体制备得到的Fe2O3‑MoO3/TiO2催化剂，利用载体上MoO3捕获碱金属元素，使得碱金属元素和活性组分Fe2O3分离，使催化剂具有很好的抗碱性能。本发明制备的催化剂在使用过程中不会对环境造成二次污染，相比于V2O5组分有毒的商业的V2O5‑WO3/TiO2脱硝催化剂，具有更好的SCR催化活性和更优秀的抗碱性能。本发明采用浸渍法制备催化剂，操作过程简单且重复性很高，催化剂制备过程只需要借助常规的设备和仪器，适合工业化的大规模生产。

Description

一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于脱硝催化剂制备技术领域，具体涉及一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法。
背景技术
工业烟气含有一定量的氮氧化物，直接排放会对环境造成极大的危害。目前最有效的控制氮氧化物排放的方法为选择性催化还原法，利用还原剂氨气，在氧气存在的条件下将氮氧化物还原为氮气和水。烟气中含有一定量的飞灰，飞灰中的碱金属物质对SCR催化剂具有很强的毒害作用，会使得催化剂表面酸位点减少，严重影响催化剂的活性甚至会使得催化剂失活。目前商用的SCR催化剂为V2O5-WO3/TiO2催化剂，这类催化剂不仅存在有毒活性组分V2O5会挥发对环境造成二次危害等缺点，抵抗碱金属中毒的能力也比较差。因此，开发一种不仅具有良好的催化性能还具有较强的抗碱金属中毒的能力的新型无毒脱硝催化剂代替现有的商业催化剂显得十分重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将钼盐溶于去离子水中，在加入TiO2，超声分散后，搅拌均匀，旋蒸除去水分，再于75-85℃干燥7-9h；
(2)空气气氛下，将步骤(1)所得的物料于350-450℃煅烧1-3h，获得MoO3/TiO2材料；
(3)将铁前驱体溶解于去离子水中，加入过量NH3·H2O，调节pH至8.5-9.2，进行固液分离，获得沉淀，将该沉淀洗涤至中性，再于75-85℃干燥10-15h；
(4)将步骤(3)所得的物料与上述MoO3/TiO2材料超声分散于去离子水中，旋蒸除去水分，再于75-85℃干燥7-9h；
(5)将步骤(4)所得的物料经研磨后，以1-3℃/min的速率升温至280-400℃煅烧8-12min，获得负载有Fe2O3的所述抗碱金属脱硝催化剂。
在本发明的一个优选实施方案中，所述钼盐为(NH4)6Mo7O24或硝酸钼。
在本发明的一个优选实施方案中，所述铁前驱体为硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述Fe2O3在所述抗碱金属脱硝催化剂中的含量为5-40wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述MoO3在所述抗碱金属脱硝催化剂中的含量为5-30wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)为：空气气氛下，将步骤(1)所得的物料于400℃煅烧2h，获得MoO3/TiO2材料；。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)为：将铁前驱体溶解于去离子水中，加入过量NH3·H2O，调节pH至9.0，进行固液分离，获得沉淀，将该沉淀洗涤至中性，再于80℃干燥12h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(5)为：将步骤(4)所得的物料经研磨后，以2℃/min的速率升温至300℃煅烧10min，获得负载有Fe2O3的所述抗碱金属脱硝催化剂。
本发明的有益效果是：
1、本发明将Fe2O3和MoO3负载于TiO2载体制备得到的Fe2O3-MoO3/TiO2催化剂，利用载体上MoO3捕获碱金属元素，使得碱金属元素和活性组分Fe2O3分离，使催化剂具有很好的抗碱性能。
2、本发明制备的催化剂在使用过程中不会对环境造成二次污染，相比于V2O5组分有毒的商业的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂，具有更好的SCR催化活性和更优秀的抗碱性能。
3、本发明采用浸渍法制备催化剂，操作过程简单且重复性很高，催化剂制备过程只需要借助常规的设备和仪器，适合工业化的大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的MoO3含量为15wt％，Fe2O3的含量为30wt％的30Fe2O3-15MoO3/TiO2催化剂在不同Na+含量时的SCR催化性能图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1：
(1)取1.11g(NH4)6Mo7O24溶解于去离子水中，加入3.30g比表面积为200m2/g的商业TiO2，超声分散，继续搅拌均匀，旋蒸除去水分，80℃干燥8h。
(2)将步骤(1)中的粉末放置于400℃空气氛围中煅烧2h，得到的粉末为MoO3/TiO2材料。
(3)取6.95g FeSO4·7H2O和13.15g FeCl3·6H2O配置成混合溶液，加入过量NH3·H2O，调节pH到9.0，将沉淀过滤并用去离子水洗涤至中性，80℃干燥12h，研磨成粉状备用。
(4)取1.74g步骤(3)所得的物料和4.20g步骤(2)所得的MoO3/TiO2材料加入去离子水中，超声搅拌使其均匀分散混合，旋蒸除去水分，80℃干燥8h。
(5)将步骤(4)中所得的物料经研磨后，升温至300℃煅烧10min，升温速率为2℃/min，得到MoO3含量为15wt％，Fe2O3的含量为30wt％的30Fe2O3-15MoO3/TiO2催化剂。
实施例2：
取0.105g Na2SO4溶解于去离子水中，加入5.00g实施例1中制备的催化剂，超声搅拌均匀，旋蒸除去水分，80℃干燥后得到Na+负载量为300μmol/g的30Fe2O3-15MoO3/TiO2-300催化剂。
实施例3：
取0.175g Na2SO4溶解于去离子水中，加入5g实施例1中制备的催化剂，超声搅拌均匀，旋蒸除去水分，80℃干燥后得到Na+负载量为500μmol/g的30Fe2O3-15MoO3/TiO2-500催化剂。
实施例4：
取0.245g Na2SO4溶解于去离子水中，加入5.00g实施例1中制备的催化剂，超声搅拌均匀，旋蒸除去水分，80℃干燥后得到Na+负载量为700μmol/g的30Fe2O3-15MoO3/TiO2-700催化剂。
实施例5：
取实施例1至实施例4中各催化剂，过筛至40-60目，取0.50g进行SCR反应。反应模拟烟气条件为600ppm NO，600ppm NH3，6vol％O2，平衡气为N2，总流量为600mL/min。将模拟烟气通入装有0.50g催化剂的石英反应器中，将反应器程序升温，记录出口处NO浓度的变化并转化为NO的转化率。所得结果如图1所示。从图1中可以看出，30Fe2O3-15MoO3/TiO2具有很好的SCR活性，在250-400℃区间内NO的转化率在90％以上。即使当Na+的负载量高达700μmol/g时，催化剂仍能在290-380℃区间内维持90％以上的NO的转化率。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种抗碱金属脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将钼盐溶于去离子水中，在加入TiO2，超声分散后，搅拌均匀，旋蒸除去水分，再于75-85℃干燥7-9h；
(2)空气气氛下，将步骤(1)所得的物料于350-450℃煅烧1-3h，获得MoO3/TiO2材料；
(3)将铁前驱体溶解于去离子水中，加入过量NH3·H2O，调节pH至8.5-9.2，进行固液分离，获得沉淀，将该沉淀洗涤至中性，再于75-85℃干燥10-15h；
(4)将步骤(3)所得的物料与上述MoO3/TiO2材料超声分散于去离子水中，旋蒸除去水分，再于75-85℃干燥7-9h；
(5)将步骤(4)所得的物料经研磨后，以1-3℃/min的速率升温至280-400℃煅烧8-12min，获得负载有Fe2O3的所述抗碱金属脱硝催化剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钼盐为(NH4)6Mo7O24或硝酸钼。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铁前驱体为硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的至少一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述Fe2O3在所述抗碱金属脱硝催化剂中的含量为5-40wt％。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述MoO3在所述抗碱金属脱硝催化剂中的含量为5-30wt％。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)为：空气气氛下，将步骤(1)所得的物料于400℃煅烧2h，获得MoO3/TiO2材料。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)为：将铁前驱体溶解于去离子水中，加入过量NH3·H2O，调节pH至9.0，进行固液分离，获得沉淀，将该沉淀洗涤至中性，再于80℃干燥12h。
8.如权利要求1至5中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)为：将步骤(4)所得的物料经研磨后，以2℃/min的速率升温至300℃煅烧10min，获得负载有Fe2O3的所述抗碱金属脱硝催化剂。
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