一种具有强抗碱金属中毒能力的管状S-CT/TNT脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于脱硝催化剂技术领域，具体提供一种具有强抗碱金属中毒能力的管状S‑CT/TNT脱硝催化剂及其制备方法，所述脱硝催化剂是以TiO

A tubular s-ct / TNT denitration catalyst with strong resistance to alkali metal poisoning and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有强抗碱金属中毒能力的管状S-CT/TNT脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于脱硝催化剂
，主要涉及高碱煤以及煤-生物质燃料混烧烟气脱硝
，具体涉及一种具有强抗碱金属中毒能力的管状S-CT/TNT脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
众所周知，氮氧化物(NOx)是PM2.5和O3的重要前体物之一。它主要来源于燃煤锅炉烟气等固定源和机动车尾气等移动源。研究表明，氨(NH3)选择性催化还原NOx(即NH3-SCR)是燃煤烟气脱硝最高效、最实用的技术之一。商业化V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2脱硝催化剂虽然在300-400℃范围内表现出优异的脱硝性能和抗水抗硫能力，但是其抗碱金属中毒能力非常差，无法满足高碱煤以及煤-生物质燃料混烧烟气脱硝的需求。并且，钒基催化剂中的V2O5具有生物毒性，容易造成二次环境污染。因此，目前的研究重点逐渐转移到具有强抗碱金属中毒能力的非钒基脱硝催化剂的设计与开发上。CeO2-TiO2复合金属氧化物催化剂由于具有优异的脱硝性能和耐硫性，被视为商业化V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2脱硝催化剂的替代品，得到了广泛的关注和研究。然而，CeO2-TiO2复合金属氧化物催化剂同样面临着抗碱金属中毒能力差的问题。当其应用于碱金属含量较高的烟气脱硝时，烟气中的碱金属会与催化剂的活性位结合，从而导致催化剂的严重失活。因此，如何进一步提高CeO2-TiO2复合金属氧化物催化剂的脱硝性能和抗碱金属中毒性能仍然是一个极富挑战性的科学技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有强抗碱金属中毒能力的管状S-CT/TNT脱硝催化剂及其制备方法，用于解决现有技术中脱硝催化剂的脱硝性能和抗碱金属中毒性能差的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种管状S-CT/TNT脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)以TiO2为原料，通过水热法、干燥、煅烧制得TiO2纳米管(以下简称为TNT)；(2)以步骤(1)制得的TNT为载体，采用浸渍法将CeO2-TiO2复合金属氧化物的前驱盐装载到TNT的管内表面，再经过干燥、煅烧制得管状CeO2-TiO2/TNT(以下简称为CT/TNT)催化剂；(3)对步骤(2)制得的CT/TNT催化剂外表面进行H2SO4酸化处理，并经干燥、煅烧制得管状SO42--CeO2-TiO2/TNT(以下简称为S-CT/TNT)脱硝催化剂。进一步，步骤(1)中，所述水热法包括以下步骤：取TiO2粉末加入NaOH溶液中，在水热反应釜中进行加热反应，获得的反应液冷却后，先用水将反应液洗涤至中性，再用HCl溶液洗涤至酸性，最后用水洗涤至中性，然后将产物干燥、煅烧得TNT。可选地，步骤(1)中，用HCl溶液将反应液洗涤至pH为1～3，优选为pH＝1.6。可选地，步骤(1)中，所述水热法中NaOH溶液的浓度为8～12mol/L，优选为8～10mol/L，更优选为10mol/L；HCl溶液的浓度为0.1～0.2mol/L，优选为0.1mol/L。可选地，步骤(1)中，所述水热法的反应温度为120～180℃，优选为140～160℃，更优选为150℃。可选地，步骤(1)中，所述水热法的反应时间为24～72h，优选为36～60h，更优选为48h。可选地，所述TiO2粉末为P25-TiO2粉末，即纳米级二氧化钛P25。进一步，步骤(1)中，干燥温度为70～100℃，优选为80～100℃，更优选为80℃。进一步，步骤(1)中，干燥时间为8～15h，优选为10～12h，更优选为12h。进一步，步骤(1)中，煅烧温度350～500℃，优选为400～450℃，更优选为450℃。进一步，步骤(1)中，煅烧时间为2～5h，优选为3～4h，更优选为3h。进一步，步骤(2)中，所述浸渍法包括如下步骤：将CeO2-TiO2复合金属氧化物的前驱盐用溶剂溶解分散制成混合液，将TNT加入混合液中，加入水搅拌反应后，除去溶剂，然后将产物干燥、煅烧得CT/TNT催化剂。可选地，步骤(2)中，所述浸渍法的反应温度为40～70℃，优选为40～60℃，更优选为50℃。可选地，步骤(2)中，所述浸渍法的反应时间为2～6h，优选为3～5h，更优选为3h。进一步，步骤(2)中，原料的用量比为：Ce：Ti：TNT＝(0.067～4.75)：(0.033～0.25)：1(mmol/mmol/g)。进一步，步骤(2)中，所述CeO2-TiO2复合金属氧化物的前驱盐为含Ce元素的化合物和含Ti元素的化合物的混合物，所述含Ce元素的化合物选自Ce(NO3)3、(NH4)2Ce(NO3)6中的至少一种，所述含Ti元素的化合物选自C16H36O4Ti、TiCl4中的至少一种。可选地，所述Ce(NO3)3可以为Ce(NO3)3固体，也可以为Ce(NO3)3配制获得的溶液或Ce(NO3)3的水合物等，具体可以为Ce(NO3)3·6H2O。进一步，步骤(2)所得的CT/TNT催化剂中，所述CeO2-TiO2复合金属氧化物的装载量为0.1～5mmol(Ce+Ti)/gTNT载体，按摩尔计，Ce:Ti＝(19～2):1。进一步，步骤(2)中，干燥温度为100～120℃，优选为100～110℃，更优选为110℃。进一步，步骤(2)中，干燥时间为8～15h，优选为10～12h，更优选为12h。进一步，步骤(2)中，煅烧温度350～500℃，优选为400～450℃，更优选为450℃。进一步，步骤(2)中，煅烧时间为2～5h，优选为3～4h，更优选为3h。进一步，步骤(3)中，H2SO4的浓度为0.01～0.3mol/L，优选为0.05～0.2mol/L，更优选为0.1mol/L。进一步，步骤(3)所得的S-CT/TNT脱硝催化剂中，H2SO4的负载量为0.05～2mmolSO42–/gCT/TNT催化剂。进一步，步骤(3)中，干燥温度为100～120℃，优选为100～110℃，更优选为110℃。进一步，步骤(3)中，干燥时间为8～15h，优选为10～12h，更优选为12h。进一步，步骤(3)中，煅烧温度为350～500℃，优选为400～500℃，更优选为450℃。进一步，步骤(3)中，煅烧时间为2～5h，优选为3～4h，更优选为3h。进一步，步骤(2)和(3)中，煅烧时升温速率为2～20℃/min，煅烧气氛为流动空气气氛。本专利技术第二方面提供一种采用上述制备方法制得的管状S-CT/TNT脱硝催化剂，其中S代指SO42-，其中C代指CeO2，其中T代指TiO2，其中TNT代指TiO2纳米管。本专利技术第三方面提供上述管状S-CT/TNT脱硝催化剂在NH3-SCR反应中的应用。进一步，所述应用包括燃煤锅炉烟气净化、高碱煤以及煤-生物质燃料混烧烟气的脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管状S-CT/TNT脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：/n(1)以TiO

【技术特征摘要】
1.一种管状S-CT/TNT脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)以TiO2为原料，通过水热法、干燥、煅烧制得TiO2纳米管，即TNT；
(2)以步骤(1)制得的TNT为载体，采用浸渍法将CeO2-TiO2复合金属氧化物的前驱盐装载到TNT的管内表面，再经过干燥、煅烧制得管状CeO2-TiO2/TNT催化剂，即CT/TNT催化剂；
(3)对步骤(2)制得的CT/TNT催化剂外表面进行H2SO4酸化处理，并经干燥、煅烧制得管状SO42--CeO2-TiO2/TNT脱硝催化剂，即S-CT/TNT脱硝催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述水热法包括以下步骤：取TiO2粉末加入NaOH溶液中，在水热反应釜中进行加热反应，获得的反应液冷却后，先用水将反应液洗涤至中性，再用HCl溶液洗涤至酸性，最后用水洗涤至中性，然后将产物干燥、煅烧得TNT。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，用HCl溶液将反应液洗涤至pH为1～3，优选为pH＝1.6；
和/或，步骤(1)中，所述水热法的反应温度为120～180℃，优选为140～160℃，更优选为150℃；
和/或，步骤(1)中，所述水热法的反应时间为24～72h，优选为36～60h，更优选为48h。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，干燥温度为70～100℃，优选为80～100℃，更优选为80℃；
和/或，步骤(1)中，干燥时间为8～15h，优选为10～12h，更优选为12h；
和/或，步骤(1)中，煅烧温度350～500℃，优选为400～450℃，更优选为450℃；
和/或，步骤(1)中，煅烧时间为2～5h，优选为3～4h，更优选为3h。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述浸渍法包括如下步骤：
将CeO2-TiO2复合金属氧化物的前驱盐用溶剂溶解分散制成混合液，将TNT加入混合液中，加入水搅拌反应后，除去溶剂，然后将产物干燥、煅烧得CT/TNT催化剂。


6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚小江，曹俊，陈丽，亢科科，陈阳，粟少丽，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50