一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂及其制备方法技术

一种五氧化二钒‑三氧化钨‑二氧化钛纤维纸催化剂，由V

A five of two vanadium titanium dioxide fiber paper WO3 catalyst and preparation method thereof

A five of two vanadium trioxide titanium dioxide fiber paper catalyst, composed of V2O5, WO3, TiO2, SiO2, glass fiber, starch and clay, it is prepared with TiO2 as carrier, V2O5 as catalyst, WO3 as catalyst and glass fiber as the fortifier, silica sol, starch, clay as the binder by process of pulping and papermaking, drying and calcination preparation. The invention has the advantages that the preparation process is simple, the active substance, carrier, glass fiber and binder directly mixed to form slurry, overcome traditional impregnation or extrusion molding process, the papermaking process, the preparation of V2O5 WO3 TiO2 fiber paper catalyst, greatly increases the surface area of the catalyst, thereby to improve the activity of the catalyst material in the dispersion and activity of the substrate surface, which greatly improves the utilization rate of catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂及其制备方法
本专利技术涉及氮氧化物还原催化剂的制备，特别是一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物是造成酸雨、酸雾、光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏等诸多环境问题的主要污染物之一，近30年来受到极大关注，并相应产生诸多控制技术。柴油机尾气中也含有大量的氮氧化物，研究表明其贡献高达人为氮氧化物排放量的10％，且近年来对柴油机氮氧化物排放的控制标准日益严格。尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统是降低重型柴油机氮氧化物最有效的技术措施之一，该方法具有效率高、选择性好和经济性等优点。随着排放法规的日益严格和尿素SCR技术的发展，该技术在欧洲等发达国家和地区得到广泛的应用。柴油机脱硝催化剂主要有三种类型：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及沸石类催化剂。贵金属催化剂虽起步较早，但由于选择性和高温稳定性较差限制了它的广泛应用。沸石类催化剂在欧美有广泛的应用，但其抗硫性、水热稳定性差。金属氧化物催化剂中钒基催化剂负载于二氧化钛已经使用多年，而且由于其较高的脱硝活性、抗硫性，仍然是最好的商业催化剂。研究表明，在一些新兴市场国家，柴油机中的硫含量可能达到2000ppm，商业钒系SCR催化剂用于柴油机尾气脱硝有很好的应用前景。我国柴油就存在硫含量普遍高的现象，我国除北京、上海、广州以外的大部分地区柴油中硫含量都超过50ppm，有的甚至高达350-2000ppm。因此抗硫性是选择催化还原催化剂必须考虑的问题。目前，在实验室条件下大部分的脱硝催化剂为粉末状，然而这种催化剂由于压降较大不适合于工业应用，因此整体式催化剂成为实际应用中最为普遍的形式。挤压式催化剂是目前认为最有效的技术，该方法是按照催化剂成分制浆，挤压成一定形状然后干燥煅烧，但由于处于中心的催化剂未直接和烟气接触，并没有完全被利用。而且该工艺需要大量的催化剂粉末，造价较高，同时该方法制备过程较为复杂。因此开发一种具有成本较低且制备方法简单的催化剂势在必行。V2O5-WO3-TiO2纤维纸催化剂是一种较好的选择，它是将活性成分制备成为薄状的纸质状态，便于后续制备各类形态，极大地降低了催化剂粉末用量从而降低催化剂成本。V2O5-WO3-TiO2纤维纸催化剂的制备包括两个或三个步骤。首先是将纳米二氧化钛粉末、玻璃纤维、偏钒酸铵、硅溶胶、淀粉、粘土和水等，按照一定比例进行混合、搅拌制浆，然后在抄纸机上抄片，使用干燥滚筒进行干燥，得到需要的纤维纸催化剂。纤维纸催化剂再经过高温煅烧硬化处理，得到需要的催化剂。采用该制备方法最大的优势是制备方法简单。此外反应物扩散到催化活性物质表面距离短，催化剂可充分利用。本专利技术提出了通过纤维纸V2O5-WO3-TiO2催化剂，可提高催化剂，可实现烟气尾气的高效率脱硝。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在问题，提供一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂及其制备方法，该制备方法工艺简单、生产成本低；纤维纸的比表面积大，提高了催化剂活性物质在纤维纸表面的分散性；制得的催化剂具有很高的催化活性。本专利技术的技术方案：一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂，由V2O5、WO3、TiO2、玻璃纤维、SiO2、淀粉和粘土组成，各组分的质量百分比含量：V2O5为1-3％、WO3为5-8％、玻璃纤维为8-12％，SiO2为1-3％，淀粉为1-4％，粘土为1-2％，TiO2为余量。一种所述五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂的制备方法，以纳米二氧化钛为载体，以V2O5为主催化剂、WO3为助催化剂、玻璃纤维为强化剂，硅溶胶、淀粉、粘土为粘结剂，采用制浆、抄纸、干燥、煅烧的工艺制备，步骤如下：1)制浆工艺将偏钒酸铵和钨酸铵于60℃下溶解于去离子水中，搅拌1h后加入纳米TiO2锐钛矿粉末，搅拌2h形成均匀分散液，然后加入酸性硅溶胶并搅拌均匀得到混合液，再加入淀粉、黏土和玻璃纤维，搅拌10h后得到稳定的浆液，浆液的固体混合物中偏钒酸铵(NH4VO3)、钨酸铵[(NH4)2WO4]、纳米TiO2锐钛矿粉末、酸性硅溶胶(SiO2)、淀粉、黏土和玻璃纤维的质量百分比按照以下的质量比计算：V2O5为1-3％、WO3为5-8％、玻璃纤维为8-12％、SiO2为1-3％、淀粉为1-4％、粘土为1-2％，纳米TiO2锐钛矿粉末为余量，浆液中的固体含量为40-60wt％。2)抄纸与催化剂煅烧工艺将上述浆液均匀混合后，用抄纸机抄片，然后经干燥滚筒进行干燥处理，在75℃的干燥温度下干燥30min，最后将V2O5-WO3-TiO2纤维纸置于马弗炉中在500℃温度下煅烧6h，制得V2O5-WO3-TiO2纤维纸催化剂。本专利技术的技术分析：根据SCR脱硝机理，氨首先扩散到催化剂表面并吸附形成过渡态，然后和气体中的一氧化氮反应。因此催化剂的比表面积和催化剂的利用率对催化反应十分重要。通过将V2O5-WO3-TiO2制备成为纤维纸催化剂，能够极大的提高比表面积，从而有利于催化剂的高度分散，提高催化活性。本专利技术的优点是：该制备方法工艺简单，通过将活性物质、载体、玻璃纤维和粘结剂直接混合形成浆液，克服传统的浸渍或者挤压成型工艺，采用造纸工艺，制备V2O5-WO3-TiO2纤维纸催化剂，极大地提高了催化剂的比表面积，从而提高了催化剂活性物质在基体表面的分散性和活性，使催化剂的利用率得到较大提高。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术特征作进一步的说明：实施例1：一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂，由V2O5、WO3、TiO2、玻璃纤维、SiO2、淀粉和粘土组成，各组分的质量百分比含量：V2O5为1％、WO3为5％、玻璃纤维为12％，SiO2为3％，淀粉为4％，粘土为2％，TiO2为余量；其制备方法是以纳米二氧化钛为载体，以V2O5为主催化剂、WO3为助催化剂、玻璃纤维为强化剂，硅溶胶、淀粉、粘土为粘结剂，采用制浆、抄纸、干燥、煅烧的工艺制备，步骤如下：1)制浆工艺将偏钒酸铵和钨酸铵于60℃下溶解于去离子水中并搅拌1h后，加入纳米TiO2锐钛矿粉末并搅拌2h形成均匀分散液，然后加入酸性硅溶胶并搅拌均匀得到混合液，再加入淀粉、黏土和玻璃纤维，搅拌10h后得到稳定的浆液，浆液中的固体含量为60wt％，其中固体中：V2O5为1wt％、WO3为5wt％、TiO2为73wt％、玻璃纤维为12wt％，SiO2为3wt％，淀粉为4wt％，粘土为2wt％；2)抄纸与催化剂煅烧工艺将上述浆液均匀混合后，用抄纸机抄片，然后经干燥滚筒进行干燥处理，在75℃的干燥温度下干燥30min，最后将V2O5-WO3-TiO2纤维纸置于马弗炉中在500℃温度下煅烧6h，制得V2O5-WO3-TiO2纤维纸催化剂。。该催化剂在600ppmSO2尾气中，反应温度300-450℃的条件下，NO的脱除率为90％。实施例2：一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂，由V2O5、WO3、TiO2、玻璃纤维、SiO2、淀粉和粘土组成，各组分的质量百分比含量：V2O5为1％、WO3为4％、玻璃纤维为10％，SiO2为1.5％，淀粉为2％，粘土为1.5％，TiO2为余量；其制备方法是以纳米二氧化钛为载体，以V2O5为主催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五氧化二钒‑三氧化钨‑二氧化钛纤维纸催化剂，其特征在于：由V2O5、WO3、TiO2、玻璃纤维、SiO2、淀粉和粘土组成，各组分的质量百分比含量：V2O5为1‑3％、WO3为5‑8％、玻璃纤维为8‑12％，SiO2为1‑3％，淀粉为1‑4％，粘土为1‑2％，TiO2为余量。

【技术特征摘要】
1.一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂，其特征在于：由V2O5、WO3、TiO2、玻璃纤维、SiO2、淀粉和粘土组成，各组分的质量百分比含量：V2O5为1-3％、WO3为5-8％、玻璃纤维为8-12％，SiO2为1-3％，淀粉为1-4％，粘土为1-2％，TiO2为余量。2.一种如权利要求1所述五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂的制备方法，其特征在于以纳米二氧化钛为载体，以V2O5为主催化剂、WO3为助催化剂、玻璃纤维为强化剂，硅溶胶、淀粉、粘土为粘结剂，采用制浆、抄纸、干燥、煅烧的工艺制备，步骤如下：1)制浆工艺将偏钒酸铵和钨酸铵于60℃下溶解于去离子水中，搅拌1h后加入纳米TiO2锐钛矿粉末，搅拌2h形成均匀分散液，然后加入酸性硅溶胶并搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伯雄，缪义进，高兰君，缪甘华，
申请(专利权)人：河北工业大学，南通远顺耐纤有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12