一种非钒脱硝催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种非钒脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于环境催化和大气污染控制技术领域。该催化剂以锰锆复合氧化物为载体，三氧化钨为活性组份，锰锆复合氧化物采用水热法制备，而三氧化钨的添加采用浸渍法。其特点是没有采用高毒性的钒作为活性组分，同时在200～400℃范围内，空速为12,8000h-1时，氮氧化物的净化效率达80～100％。本发明专利技术的非钒脱硝催化剂，适用于热电厂、冶炼厂、工业锅炉、柴油车等排放废气中NOx的消除。

【技术实现步骤摘要】
一种非钒脱硝催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种复合型催化剂及其制备以及利用该催化剂在富氧条件下选择性催化还原氮氧化物的方法。适用于热电厂、冶炼厂、工业锅炉、柴油车等排放废气中氮氧化物(NOx)的消除，属于环境催化和大气污染控制

技术介绍
氮氧化物作为一种主要的大气污染物，其引起的酸雨、光化学烟雾等问题已成为日益突出的全球性环境问题，近年来我国雾霾天气频发也与氮氧化物废气的排放密切相关，因此，如何有效消除NOx已成为目前大气环保
中一个研究的热点。氨气选择性催化还原(Selectivecatalyticreduction,SCR)被认为是NOx消除的最成熟和高效的方法之一，其核心问题是高性能催化剂的研制。目前，工业化应用的NH3-SCR催化剂，主要是V2O5-WO3/TiO2催化剂，该催化剂在320-400℃范围内有良好的催化性能。但是，该催化剂存在的问题是活性组份V2O5的前躯体毒性大，容易造成环境污染；并且容易将烟气中的SO2氧化成SO3；燃煤锅炉烟气和柴油车尾气温度波动范围大，当温度低于300℃时，催化剂的脱硝性能低。因此，研究开发活性温度窗口宽、环境友好的非钒基SCR催化剂成为国内外学术界和产业界的研究热点。本专利技术通过在锰锆复合氧化物中加入WO3,制备了一种对NOx脱除性能良好的新型非钒脱硝催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单且对氨选择性还原NOx具有高效率的复合型催化剂及其制备方法。发挥钨锰锆复合型催化剂中各组份间的协同催化作用，改善催化剂的性能，从而制得了一种环境友好且在宽的温度范围内对NOx催化消除性能良好的脱硝催化剂。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：采用锰锆复合氧化物为载体，三氧化钨为活性组份，其组成为WO3/MnxZryO2,三氧化钨的质量含量为5～15％，MnxZryO2复合氧化物中Mn/Zr的摩尔比(x/y)为0.5～2。本专利技术提供了一种制备钨锰锆复合型催化剂的方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：(1)配制0.5～1.0mol/L的硝酸锆溶液，1.0～2.0mol/L硝酸锰溶液和0.02～0.08mol/l的偏钨酸铵溶液。(2)取步骤(1)所得硝酸锆和硝酸锰溶液，30～50℃水浴搅拌混合30～90分钟，得到混合溶液；(3)将步骤(2)所得混合溶液在不断搅拌下加入氨水至pH值为10，将所得混合液转移至水热反应釜中，在120℃条件水热反应4～12小时，然后降至室温；(4)取步骤(3)所得反应液抽滤，洗涤，在120℃条件下烘干12～24小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧4～12小时，制得锰锆复合氧化物；(5)取步骤(1)所得偏钨酸铵溶液于30～50℃水浴搅拌均匀，将(4)中得到的锰锆复合氧化物粉末加入到偏钨酸铵溶液溶液中，搅拌2～6小时，制得浆料；(6)将步骤(5)中制得的浆料在120℃条件下烘干12～24小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧4～8小时，制得钨锰锆复合型催化剂。所述的非钒脱硝催化剂用于热电厂、冶炼厂、工业锅炉或柴油车等排放废气中NOx的消除。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：不采用有毒性的活性组分V2O5,通过锰锆复合氧化物中添加WO3,发挥各金属组份间的协同催化作用，有效改善了催化剂的脱硝性能，拓宽了催化剂的活性温度窗口，具备了高效催化净化氮氧化物的性能，并且达到降低成本和提高使用安全性的目的，在200～400℃范围内，氮氧化物的净化效率达80～100％。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明：实施例1：5％WO3/Mn1Zr1O2复合型催化剂的制备a)分别取40ml0.5mol/L的硝酸锆溶液、20ml1.0mol/L的硝酸锰溶液，50℃水浴搅拌混合60分钟，得到混合溶液；b)将步骤a)所得混合溶液在不断搅拌下加入氨水至pH值为10，将所得混合液转移至水热反应釜中，在120℃条件水热反应4小时，然后降至室温；c)取步骤b)所得反应液抽滤，洗涤，在120℃条件下烘干24小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧12小时，制得锰锆复合氧化物；d)取2.94ml0.02mol/L偏钨酸铵溶液，30℃水浴搅拌均匀，得到混合溶液；取c)中得到的粉末1.81g加入到混合溶液中，搅拌2小时，制得浆料。e)将步骤d)中制得的浆料在120℃条件下烘干24小时，制得干燥样品。将样品置于马弗炉中在500℃条件下焙烧8小时，制得钨锰锆复合型催化剂。实施例2：8％WO3/Mn1Zr1O2复合型催化剂的制备a)分别取40ml1.0mol/L的硝酸锆溶液、20ml2.0mol/L的硝酸锰溶液，40℃水浴搅拌混合90分钟，得到混合溶液；b)将步骤a)所得混合溶液在不断搅拌下加入氨水至pH值为10，将所得混合液转移至水热反应釜中，在120℃条件水热反应8小时，然后降至室温；c)取步骤b)所得反应液抽滤，洗涤，在120℃条件下烘干24小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧12小时，制得锰锆复合氧化物；d)取4.51ml0.04mol/L偏钨酸铵溶液，30℃水浴搅拌均匀，得到混合溶液；取c)中得到的粉末3.37g加入到混合溶液中，搅拌6小时，制得浆料。e)将步骤d)中制得的浆料在120℃条件下烘干12小时，制得干燥样品。将样品置于马弗炉中在500℃条件下焙烧6小时，制得钨锰锆复合型催化剂。实施例3：10％WO3/Mn1Zr1O2复合型催化剂的制备a)分别取30ml1.0mol/L的硝酸锆溶液、15ml2.0mol/L的硝酸锰溶液，30℃水浴搅拌混合30分钟，得到混合溶液；b)将步骤a)所得混合溶液在不断搅拌下加入氨水至pH值为10，将所得混合液转移至水热反应釜中，在120℃条件水热反应12小时，然后降至室温；c)取步骤b)所得反应液抽滤，洗涤，在120℃条件下烘干12小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧4小时，制得锰锆复合氧化物；d)取3.46ml0.05mol/L偏钨酸铵溶液，30℃水浴搅拌均匀，得到混合溶液；取c)中得到的粉末2.53g加入到混合溶液中，搅拌4小时，制得浆料。e)将步骤d)中制得的浆料在120℃条件下烘干12小时，制得干燥样品。将样品置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4小时，制得钨锰锆复合型催化剂。实施例4：15％WO3/Mn1Zr1O2复合型催化剂的制备a)分别取50ml1.0mol/L的硝酸锆溶液、25ml2.0mol/L的硝酸锰溶液，40℃水浴搅拌混合60分钟，得到混合溶液；b)将步骤a)所得混合溶液在不断搅拌下加入氨水至pH值为10，将所得混合液转移至水热反应釜中，在120℃条件水热反应6小时，然后降至室温；c)取步骤b)所得反应液抽滤，洗涤，在120℃条件下烘干18小时，然后于马弗炉中在500℃条件下焙烧8小时，制得锰锆复合氧化物；d)取6.05ml0.08mol/L偏钨酸铵溶液，50℃水浴搅拌均匀，得到混合溶液；取c)中得到的粉末4.45g加入到混合溶液中，搅拌6小时，制得浆料。e)将步骤d)中制得的浆料在120℃条件下烘干12小时，制得干燥样品。将样品置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4小时，制得钨锰锆复合型催化剂。实施例5：15％WO3/Mn1Zr2O2复合型催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非钒脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂以锰锆复合氧化物为载体，三氧化钨为活性组份，其组成表示为WO3/MnxZryO2,三氧化钨的质量含量为5～15％，MnxZryO2复合氧化物中Mn/Zr的摩尔比(x/y)为0.5～2。

【技术特征摘要】
1.一种非钒脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂以锰锆复合氧化物为载体，三氧化钨为活性组份，其组成表示为WO3/MnxZryO2,三氧化钨的质量含量为5～15％，MnxZryO2复合氧化物中Mn/Zr的摩尔比(x/y)为0.5～2：制备方法依次包括以下步骤：(1)配制0.5～1.0mol/L的硝酸锆溶液，1.0～2.0mol/L硝酸锰溶液和0.02～0.08mol/l的偏钨酸铵溶液。(2)取步骤(1)所得硝酸锆和硝酸锰溶液，30～50℃水浴搅拌混合30～90分钟，得到混合溶液；(3)将步骤(2)所得混合溶液在不断搅拌下加入氨水至pH值为10，将所得混合液转移至水热反应釜中，在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志明，李媛，苏行，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11