一种脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种脱硝催化剂，包括载体蜂窝陶瓷以及复合在所述载体蜂窝陶瓷上的TiO2和活性物质Sm、Ce、Fe的氧化物，所述活性物质中Ce元素、Fe元素和Sm元素的摩尔比约为：1：(2.0～7.1)：(0.8～1.6)。及其制备方法，包括以下步骤：首先将蜂窝陶瓷表面附着一层TiO2，再通过浸渍法浸渍Fe、Ce、Sm的前驱体，最后干燥、焙烧可得催化剂成品。本发明专利技术制备的整体式低温脱硝催化剂的方法，所得的整体式催化剂的脱销活性高，温度窗口广，产品无毒，有一定的抗SO2和碱土金属中毒能力强，可直接应用到实际工业烟气治理中。

A Denitrification Catalyst and Its Preparation Method

The present invention discloses a denitrification catalyst, including carrier honeycomb ceramics and titanium dioxide compounded on the carrier honeycomb ceramics and oxides of active substances Sm, Ce and Fe. The molar ratio of Ce, Fe and SM elements in the active substance is about 1:(2.0-7.1):(0.8-1.6). The preparation method comprises the following steps: firstly, a layer of titanium dioxide is attached to the surface of honeycomb ceramics, then the precursors of Fe, Ce and Sm are impregnated by impregnation method, and finally, the product of catalyst is obtained by drying and calcining. The method of the integral low temperature denitrification catalyst prepared by the invention has high desalination activity, wide temperature window, non-toxic product, strong anti-SO2 and alkaline earth metal poisoning ability, and can be directly applied to the actual industrial flue gas treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术涉及脱硝催化剂领域，尤其涉及一种脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
选择性催化还原烟气脱硝技术是目前世界上应用最广泛的NOx脱除方法，该技术主要指在一定温度条件下，利用催化剂的催化性能使还原剂有选择地将烟气中的NOx转化为无害的N2和H2O。SCR脱硝技术最关键的部分就是SCR催化剂。如今在脱硝领域得到商业化应用的V2O5/TiO2系催化剂，其工业应用时的脱硝率可以达到90％以上，但是V2O5具有毒性，生产、使用过程以及废弃后会产生污染。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了无毒且具有较高活性的脱硝催化剂及其制备方法。本专利技术采用的技术手段如下：一种脱硝催化剂，包括蜂窝陶瓷以及复合在所述蜂窝陶瓷上的载体TiO2和活性物质Sm、Ce、Fe的氧化物，所述活性物质中Ce元素、Fe元素和Sm元素的摩尔比约为：1：(2.0～7.1)：(0.8～1.6)。该整体式催化剂的脱销活性高，产品无毒，有一定的抗SO2和碱土金属中毒能力强，可直接应用到实际工业烟气治理中。一种脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1.Ti溶胶制备：分别取钛酸四丁酯、F127、无水乙醇混合并置于超声波中充分搅拌2h-4h，搅拌完毕后取去离子水逐滴的加入上述混合溶液并置于超声波中继续搅拌0.5h-1h；S2.将蜂窝陶瓷浸入经步骤S1处理后的Ti溶胶并一起放入温度为10℃-30℃的环境中，浸渍4h-8h，之后取出泡沫陶瓷放在真空干燥箱中4h-12h，干燥温度为105℃-125℃，重复本步骤2～3次；S3.活性物质制备：分别Fe(NO3)3·9H2O、Ce(NO3)3·6H2O与Sm(NO3)3·6H2O溶入到去离子水中制成混合溶液，置于超声波中继续搅拌2h-3h；S4.将经步骤S2处理后的样品浸入经步骤S3制备的溶液中，控制温度为40-60℃，浸渍2h-5h，取出放入N2气氛干燥箱中干燥2h-10h，干燥温度为120℃-145℃，然后放入通入N2的气氛炉中焙烧；S5.将经步骤S4处理后的样品重复步骤S3与步骤S4，重复的次数为3～5次，最后可得Sm-Ce-Fe/TiO2/蜂窝陶瓷脱硝催化剂。上述一种利用溶胶凝胶-浸渍法制备Sm-Ce-Fe/TiO2/蜂窝陶瓷整体式低温脱硝催化剂的方法催化剂脱销活性高，温度窗口广，产品无毒，有一定的抗SO2和碱土金属中毒能力强，可直接应用到实际工业烟气治理中，制备方法简单易操作，容易实现工业量产。优选的，步骤S1、步骤S3中所述各组分所占质量配比为：钛酸四丁酯：50wt％～70wt％、F127：0.5wt％～3.5wt％、去离子水：6wt％～10wt％、Fe(NO3)3·9H2O：15wt％～25wt％、Ce(NO3)3·6H2O：2wt％～7wt％、Sm(NO3)3·6H2O：3wt％～10wt％；无水乙醇的体积占其他物质总体积的五倍以上。优选的，所述步骤S1中超声波的频率均为50kHz-90kHz。充分分散Ti溶胶中的溶质，保证浸渍的均匀。优选的，所述步骤S2中泡沫陶瓷的孔隙直径大于50nm。大孔径的泡沫陶瓷有利于溶胶和液体的均匀浸渍，提高催化剂整体的效果。优选的，所述步骤S3中用乙酸调节混合溶液的PH至4～5。提高溶液的酸性位点，提高催化剂的抗碱中毒的性能。优选的，所述步骤S4中，控制溶液的温度为40℃-60℃。优选的，所述步骤S2和/或S4中样品干燥过程中将样品置于转动器中保持50-80转/分钟的转速匀速上下翻转。转动器上下反正保证在多孔的蜂窝陶瓷中浸渍的溶胶和溶液的均匀附着。优选的，所述步骤S4中，气氛炉的N2的速率为100sccm～1000sccm。优选的，所述步骤S4中，焙烧温度区间为：从室温以2℃～3℃/min升至200℃，保温1h～2h；再以5℃～6℃/min升至为400℃，保温3h～4h。采用本专利技术所提供的一种脱硝催化剂及其制备方法，有如下的技术效果：(1)本专利技术制备的整体式催化剂的脱销活性高，在200℃以下有较高的催化活性，且在200～300℃脱硝率接近100％；(2)本专利技术制备的催化剂具有温度较宽的活性，扩展了催化剂的应用范围，具有较好的市场前景。(3)本产品产品无毒，废弃后不会对环境造成二次危害，符合现代“绿色”理念。(4)本产品有一定的抗SO2和碱土金属中毒能力强，可直接应用到实际工业烟气治理中。附图说明图1为本专利技术的脱硝活性测试图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例一：S1.Ti溶胶制备：分别取50wt％钛酸四丁酯、3.5wt％F127、无水乙醇混合并置于50kHz的超声波中充分搅拌2h，搅拌完毕后取6wt％去离子水逐滴的加入上述混合溶液并置于50kHz超声波中继续搅拌0.5h；S2.将孔隙直径大于50nm的蜂窝陶瓷浸入经步骤S1处理后的Ti溶胶并一起放入温度为10℃的环境中，浸渍4h，之后取出泡沫陶瓷放在真空干燥箱中4h，干燥温度为105℃，干燥过程中将样品置于转动器中保持50转/分钟的转速匀速上下翻转，重复本步骤3次；S3.活性物质制备：分别25wt％Fe(NO3)3·9H2O、7wt％Ce(NO3)3·6H2O与8wt％Sm(NO3)3·6H2O溶入到去离子水中制成混合溶液，将混合溶液的PH调至8，并置于80kHz超声波中继续搅拌3h；S4.将经步骤S2处理后的样品浸入经步骤S3制备的溶液中，控制温度为40，浸渍5h；取出放入N2气氛干燥箱中干燥2h，干燥温度为145℃，干燥过程中将样品置于转动器中保持50转/分钟的转速匀速上下翻转，然后放入以速率为100sccm通入N2的气氛炉中焙烧，焙烧温度区间为：从室温以2℃/min升至200℃，保温2h；再以6℃/min升至为400℃，保温3h；S5.将经步骤S4处理后的样品重复步骤S3与步骤S4，重复的次数为3次，最后可得Sm-Ce-Fe/TiO2/蜂窝陶瓷脱硝催化剂。本实施例中，所制备的催化剂的催化剂活性物质中Ce元素、Fe元素Sm元素的摩尔比约为：1：(3.1～3.4)：(1.1～1.2)。实施例二：S1.Ti溶胶制备：分别取70wt％钛酸四丁酯、0.5wt％F127、无水乙醇混合并置于60kHz超声波中充分搅拌2.5h，搅拌完毕后取8wt％去离子水逐滴的加入上述混合溶液并置于60kHz超声波中继续搅拌0.5h；S2.将孔隙直径大于50nm的蜂窝陶瓷浸入经步骤S1处理后的Ti溶胶并一起放入温度为10℃的环境中，浸渍5h，之后取出泡沫陶瓷放在真空干燥箱中6h，干燥温度为110℃，干燥过程中将样品置于转动器中保持60转/分钟的转速匀速上下翻转，重复本步骤3次；S3.活性物质制备：分别15wt％Fe(NO3)3·9H2O、2wt％Ce(NO3)3·6H2O与3wt％Sm(NO3)3·6H2O溶入到去离子水中制成混合溶液，将混合溶液的PH调至10，并置于90kHz超声波中继续搅拌2h；S4.将经步骤S2处理后的样品浸入经步骤S3制备的溶液中，控制温度为45℃，浸渍2h；取出放入N2气氛干燥箱中干燥4h，干燥温度为145℃，干燥过程中将样品置于转动器中保持60转/分钟的转速匀速上下翻转，然后放入以速率为300sccm通入N2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱硝催化剂，其特征在于，包括蜂窝陶瓷以及复合在所述蜂窝陶瓷上的载体TiO2和活性物质Sm、Ce、Fe的氧化物，所述活性物质中Ce元素、Fe元素和Sm元素的摩尔比约为：1：(2.0～7.1)：(0.8～1.6)。

【技术特征摘要】
1.一种脱硝催化剂，其特征在于，包括蜂窝陶瓷以及复合在所述蜂窝陶瓷上的载体TiO2和活性物质Sm、Ce、Fe的氧化物，所述活性物质中Ce元素、Fe元素和Sm元素的摩尔比约为：1：(2.0～7.1)：(0.8～1.6)。2.一种脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.Ti溶胶制备：分别取钛酸四丁酯、F127、无水乙醇混合并置于超声波中充分搅拌2h-4h，搅拌完毕后取去离子水逐滴的加入上述混合溶液并置于超声波中继续搅拌0.5h-1h；S2.将蜂窝陶瓷浸入经步骤S1处理后的Ti溶胶并一起放入温度为10℃-30℃的环境中，浸渍4h-8h，之后取出泡沫陶瓷放在真空干燥箱中4h-12h，干燥温度为105℃-125℃，重复本步骤2～3次；S3.活性物质制备：分别Fe(NO3)3·9H2O、Ce(NO3)3·6H2O与Sm(NO3)3·6H2O溶入到去离子水中制成混合溶液，置于超声波中继续搅拌2h-3h；S4.将经步骤S2处理后的样品浸入经步骤S3制备的溶液中，浸渍2h-5h，取出放入N2气氛干燥箱中干燥2h-10h，干燥温度为120℃-145℃，然后放入通入N2的气氛炉中焙烧；S5.将经步骤S4处理后的样品重复步骤S3与步骤S4，重复的次数为3～5次，最后可得Sm-Ce-Fe/TiO2/蜂窝陶瓷脱硝催化剂。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴苏州，李娇，
申请(专利权)人：深圳市晶特智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44