一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于SCR降解NO的V‑Ce‑Ni催化剂及应用，属于大气污染治理和环保催化环境领域。该催化剂是以P25‑TiO2为载体，以V为主活性组分和金属Ce、Ni为助剂，采用超声波辅助浸渍法制备而成。首先称取计量比的NH4VO3、Ce(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O溶液超声处理，之后加入P25‑TiO2继续超声处理，然后置于恒温水浴磁力搅拌器中搅拌，紧接着置于恒温水浴器中搅拌至水分蒸发完全，随后将制得的粉末置于干燥箱中过夜干燥，最后置于450‑550℃马弗炉中焙烧5h，自然冷却即制得用于SCR降解NO的V‑Ce‑Ni催化剂。本发明专利技术的V‑Ce‑Ni催化剂具备高的SCR降解NO能力。同时，助剂Ce、Ni与活性组分V之间能起到良好的协同催化作用，提高催化剂的中低温活性，拓宽催化剂的操作温度窗口。

V-Ce-Ni Catalyst for NO Degradation by SCR and Its Application

The invention discloses a V_Ce_Ni catalyst for SCR degradation of NO and its application, which belongs to the field of air pollution control and environmental protection catalytic environment. The catalyst was prepared by ultrasonic-assisted impregnation with P25 titanium dioxide as the carrier, V as the main active component and Ce and Ni as additives. Firstly, the solution of NH4VO3, Ce(NO3)2.6H_2O, Ni(NO3)2.6H_2O with metering ratio was weighed, and then the solution of P25_Ti_2 was added to continue the ultrasonic treatment. Then it was stirred in a magnetic stirrer of a constant temperature water bath, and then stirred in a constant temperature water bath until the water evaporated completely. Then the powder was dried overnight in a drying chamber, and finally baked in a 450_550_C muffle furnace for 5 hours. However, V_Ce_Ni catalyst for NO degradation by SCR was prepared by cooling. The V_Ce_Ni catalyst of the invention has high SCR ability to degrade NO. At the same time, Ce, Ni and V can play a good synergistic catalytic role, improve the catalytic activity at medium and low temperatures, and broaden the operating temperature window of the catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用
本专利技术涉及一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，具体说它是对气体污染物质进行有效降解的催化剂，属于大气污染治理和环保催化环境领域。
技术介绍
氮氧化物NOX(NO、NO2和N2O)是大气中的主要污染物之一，也是产生雾霭的主要因素之一，其中NO占据90％以上。NOX不仅危害人体健康，还也会产生光化学烟雾、酸雨等二次污染。因此，必须对NOX排放加以控制，且高效降解NOX具有非常重要的环境和健康价值意义，已成为当前研究热点之一。SCR技术是目前商业应用的脱硝技术之一，该技术的核心在于高效降解NO催化剂的研制，在催化剂的作用下，外加还原剂选择性将NOX还原为N2，使得烟气中的NOX得以降解。因此，SCR降解NOX的催化剂的开发势在必行。传统的V2O5-WO3/TiO2催化剂催化活性低，操作温度窗口窄(350-400℃)(DeactivationMechanismofPotassiumontheV2O5/CeO2CatalystsforSCRReaction:Acidity,ReducibilityandAdsorbed-NOX.Environ.Sci.Technol.,2014,48:4515-4520.)，分子筛催化剂抗水、抗硫性较差，贵金属催化剂制备成本高，容易硫中毒，高温下容易烧结失活，无法满足越来越严格的排放标准，因此亟需开发一种具有较高的催化活性和较宽的操作温度窗口的SCR催化剂。本专利的设计思路是筛选出具备良好NO脱除效果且成本低廉的金属活性组分，添加助剂既能促进活性组分的高度分散又能强化助剂与活性组分及载体之间的相互作用，提高催化剂的低温脱硝活性和操作温度窗口。于是我们按照金属的分类和结构特性，做了大量的探索工作，我们探索了Mn、Ce、V活性组分，发现V具备一定的催化活性，但其活性依旧较低且操作温度窗口较窄。紧接着，我们探索加入Cu、Fe、La、Zr、In助剂以提高催化剂的脱硝活性和拓宽操作温度窗口，Cu、Fe、La、Zr、In助剂的效果均不如意。本以为Cu、Fe、La、Zr、In助剂的金属复合氧化物具备较好的还原性和酸性，应该具有提高低温活性和稳定性的能力，但未能表现出来。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，该催化剂在NH3选择性催化还原NO反应中具有较高的催化活性和较宽的操作温度窗口。本专利技术解决的第一个问题是提高了催化剂的低温活性和拓宽了催化剂的操作温度窗口，在195-420℃可高效降解NO，且最高NO转化率可达100％；本专利技术解决的第二个问题是采用浸渍法制备，该制备工艺简单、制备条件易于控制以及易于工业化生产。本专利技术一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，所述的催化剂以P25-TiO2为载体。本专利技术所述的催化剂以金属氧化物为活性组分，所述催化剂的活性组分为V，即本专利技术一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，所述的催化剂以V的金属氧化物为活性组分。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，以载体质量为100％，优选所述活性组分V的质量百分含量为1.25％-6.25％。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，优选所述活性组分V的质量百分含量为2.5％-3.75％。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，更优选所述活性组分V的质量百分含量为3.75％。本专利技术所述催化剂活性组分为V，并且所述催化剂还含有助剂，即本专利技术一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，所述的催化剂助剂为Fe、Cu、Zr、La、Ce或In。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，优选所述助剂为Ce、La或Ni。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，优选所述助剂为Ce。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，以载体质量为100％，优选所述助剂Ce的质量百分含量为1％-9％。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，优选所述助剂Ce的质量百分含量为7％-9％。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，更优选所述助剂Ce的质量百分含量为7％。本专利技术所述催化剂活性组分为V，并且所述催化剂还含有第二种助剂，即本专利技术一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，所述的催化剂第二种助剂为La或Ni。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，优选所述第二种助剂为Ni。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，以载体质量为100％，优选所述第二种助剂Ni的质量百分含量为0.1％-1％。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，优选所述第二种助剂Ni的质量百分含量为0.1％-0.3％。进一步地，为了达到更好的降解NO效果，更优选所述第二种助剂Ni的质量百分含量为0.1％。本专利技术所述催化剂以P25-TiO2为载体，金属元素V为活性组分，金属元素Ce和Ni为助剂，得到V-Ce-Ni催化剂，并将其用于SCR降解NO。本专利技术制备的V-Ce-Ni催化剂在原料气组分为400ppmNH3、400ppmNO和3％O2的条件下，在200℃时NO转化率为89％，在300℃时NO转化率为100％，操作温度窗口T80为195-420℃，操作温度窗口T90为205-400℃。与3.75％V/TiO2催化剂相比，本专利技术提供的用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂具有较高的中低温催化活性和较宽的操作温度窗口。本专利技术所述的V-Ce-Ni催化剂的制备方法，其具体步骤如下：(1)准备P25-TiO2载体；(2)称取计量的NH4VO3、Ce(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)3·6H2O溶液共同浸渍于TiO2中，超声5-15分钟后在65-75℃下磁力搅拌4h；(3)将步骤(2)所得在65-75℃下水浴蒸干；(4)然后在100-120℃下过夜干燥；(5)将步骤(4)所得放入马弗炉中在450-550℃下高温焙烧5h；(6)将步骤(5)所得自然冷却至室温即得用于选择催化还原NO的V-Ce-Ni催化剂。(7)将步骤(6)所得催化剂压片破碎至20-40目。优选步骤(2)中V的掺杂量为2.5％-3.75％。优选步骤(3)中Ce的掺杂量为7％-9％。优选步骤(4)中Ni的掺杂量为0.1％-0.3％。本专利技术具有如下优点：1.V-Ce-Ni催化剂具备较优的催化活性及较宽的操作温度窗口。在200℃时NO转化率为89％，在300℃时NO转化率可达100％，操作温度窗口T80为195-420℃，操作温度窗口T90为202-400℃2.采用超声波辅助浸渍法制备V-Ce-Ni催化剂，该制备方法工艺简单，用于SCR反应催化活性高，制备条件易于控制，适合工业化生产。附图说明图1为实施例1、例2、例3和例4所制备催化剂的催化活性测试图。图2为实施例5、例6、例7、例8和例9所制备催化剂的催化活性测试图。图3为实施例10、例11、例12、例13和例14所制备催化剂的催化活性测试图。图4为实施例1、例8和例10所制备催化剂的催化活性测试图。图5为实施例1、例8和例10所制备催化剂的XRD表征图。具体实施方式本专利技术解决的技术问题是提供一种在SCR降解NO过程中，具备较高的催化活性、较宽的操作温度窗口和制备工艺简单的催化剂。本专利技术一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，所述的催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于SCR降解NO的V‑Ce‑Ni催化剂及应用，包括载体、负载的活性组分V和助剂，其特征在于：以载体质量为100％，所述V的质量百分含量为1.25％‑5％。

【技术特征摘要】
1.一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂及应用，包括载体、负载的活性组分V和助剂，其特征在于：以载体质量为100％，所述V的质量百分含量为1.25％-5％。2.根据权利要求书1所述的一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂，其特征在于：所述载体为P25-TiO2。3.根据权利要求书1-2任一项所述的一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂，其特征在于：以载体的质量为100％，活性组分V的质量百分比为2.5％-3.75％。4.根据权利要求书1-3任一项所述的一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂，其特征在于：以载体的质量为100％，活性组分V的质量百分比为3.75％。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于SCR降解NO的V-Ce-Ni催化剂，其特征在于：催化剂还含有助剂，所述助剂为Ce、Ni的一种或两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：许俊强，陈国荣，余海杰，郭芳，谢家庆，杨超，
申请(专利权)人：重庆理工大学，四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50