一种铜掺杂磷钼酸低温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铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术领域。本发明专利技术的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，该催化剂采用锐钛矿型TiO2作为载体，由磷钼酸、硝酸铜、聚乙二醇(PEG)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)组成活性组分；该催化剂的制备工艺为：将磷钼酸、硝酸铜、表面活性剂CTAB和PEG置入坩埚中溶解、干燥、烘干、煅烧后得到活性组分后，再将活性组分与TiO2一起放入装有蒸馏水的坩埚中搅拌、干燥、烘干、煅烧，得到铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂。采用本发明专利技术的铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，可以在保证低温脱硝效率的基础上，增强催化剂抵御SO2和水蒸气的能力。

A copper-doped phosphomolybdic acid catalyst for denitrification at low temperature and its preparation method

The invention discloses a copper doped phosphomolybdic acid cryogenic denitrification catalyst and a preparation method thereof, belonging to the technical field of air pollution control. A copper-doped phosphomolybdic acid low temperature denitrification catalyst is prepared by using anatase-type titanium dioxide as a carrier, which consists of phosphomolybdic acid, copper nitrate, polyethylene glycol (PEG) and Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB); the preparation process of the catalyst is as follows: phosphomolybdic acid, copper nitrate, surfactant CTAB and PEG are dissolved, dried, dried and calcined in a crucible. After the active component was obtained, the active component and titanium dioxide were mixed, dried, dried and calcined in a crucible filled with distilled water to obtain copper-doped phosphomolybdic acid catalyst for low-temperature denitrification. The copper doped phosphomolybdic acid low temperature denitrification catalyst can enhance the ability of the catalyst to resist SO2 and steam on the basis of ensuring the low temperature denitrification efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术涉及大气污染治理
，更具体地说，涉及一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
工业烟气(焦炉烟气、烧结烟气、玻璃窑炉烟气等)目前是除燃煤烟气外氮氧化物(NOx)的主要来源。NOx是有毒气体，可刺激人的眼睛和呼吸系统以及形成光化学烟雾和酸雨等环境污染。我国NOx排放量基数大，据《中国环境状况公报》公布的数据显示，2015年NOx排放量为1851.9万吨，其中工业排放量为1180.9万吨，占总量六成以上，其中每年随焦炉烟气和烧结烟气产生的NOx之和接近200万吨，排放量不容小觑。国家相关部委自“十二五”以来也出台并修订了一系列环保法规和标准来加强对于NOx的控制。当前控制工业烟气中的NOx的方法有多种，其中技术最成熟、效率最高、商业应用最广泛的是选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction，SCR)脱硝技术。脱硝催化剂是整个SCR技术的核心。目前最常见的SCR催化剂是钒钨钛系列催化剂(V2O5-WO3/TiO2)，该催化剂最佳活性温度在300-400℃左右。然而对于钢铁烧结烟气、焦炉烟气等气体温度在120-300℃之间且含有大量的SO2和水蒸汽的工况下，钒钨钛催化剂难以发挥其优良的脱硝效率，此外SO2和水蒸汽也会毒害催化剂造成其效率下降甚至失活。因此开发一种高效、稳定、适用性广、抗硫抗水性能好的SCR低温催化剂是当前研究的热点，也具有很强的理论研究和实践应用价值。近年来一些研究指出，因为SO2是酸性气体，如果催化剂具有较强的表面酸性则可以抑制SO2在催化剂表面的吸附和反应，从而使催化剂抵御SO2毒害能力增强(AppliedCatalysisB：Environmental，2013，142-143：705～717；AppliedCatalysisB：Environmental，2008，78(3-4)：301～308)。QiuL等(CatalysisCommunications，2016，78：22～25)用硫酸处理制备了Mn-Co-Ce/TiO2/SiO2催化剂，50ppmSO2下250℃时NOx转化率为99.5％，在190～280℃的温度范围内NOx转化效率没有降低，催化剂经过硫酸处理后表面酸度和比表面积的提高是催化活性和抗硫性能上升的主要原因。杂多酸作为一种质子酸性强的高效固体酸，因有着较强的电子传输能力，具有酸性位点和活性高的“晶格氧”结构，成为当前研究的热点。如，中国专利CN103990496A公开了一种Ce掺杂磷钨酸通过干混研磨制备的中低温SCR脱硝催化剂，该申请案具有优异的中低温脱硝性能且对SO2和碱金属都有着优良的抗中毒能力。中国专利CN104801349A公开了一种掺杂Dawson型磷钼钒酸的V2O5-WO3/TiO2中低温SCR低温脱硝催化剂，其活性组分为V2O5与磷钼钒酸H8P2Mo16V2O62的混合物，该催化剂具有较强的催化氧化还原能力和酸性位，在较低的反应温度下可以达到较高的催化反应活性，有效的提高了低温SCR的脱硝效率。中国专利CN106984349A公开了一种焦炉烟气脱硝催化剂及其制备方法，其通过在钒基催化剂中加入磷酸调节表面酸性的方式制备VPO杂多酸活性组分，将其负载到纳米级TiO2载体上制成VPO/TiO2固体杂多酸催化剂，活性测试表明在150℃NO转化率达93％以上，200～350℃可以达到99％，在8vol.％水蒸汽、1000ppm高浓度SO2存在情况下，20h内催化剂的活性没有下降。综上，国内外学者在研究低温脱硝催化剂方面取得了一些有意义的成果，但将杂多酸理论应用于开发具有较高低温活性和一定抗硫抗水性能SCR脱硝催化剂方面尚处于探索阶段，所得催化剂的低温催化活性及抗SO2和水蒸汽能力仍有待进一步提高。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有SCR低温催化剂抵御SO2和水蒸汽的能力较差的不足，提供了一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂及其制备方法，采用本专利技术的铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，可以在保证低温脱硝效率的基础上，使催化剂抵御SO2和水蒸气的能力增强。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂采用锐钛矿型TiO2作为载体，由磷钼酸、硝酸铜、聚乙二醇和十六烷基三甲基溴化铵组成活性组分。更进一步的，所述活性组分中Cu和Mo的摩尔比为(0～4)∶1，活性组分中十六烷基三甲基溴化铵的质量占磷钼酸质量的10～60％，催化剂中活性组分的质量占催化剂总质量的5～15％。更进一步的，所述锐钛矿型TiO2的比表面积为300-350m2/g。更进一步的，所述活性组分的制备工艺为：将磷钼酸、硝酸铜、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇溶于蒸馏水中并混合均匀，然后经干燥、烘干和煅烧处理即得活性组分。本专利技术的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：活性组分的制备(1)将磷钼酸、硝酸铜、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇混合后溶解，并恒速搅拌1～1.5h；(2)将步骤(1)中混合物进行恒速干燥，并将水分蒸干；(3)将步骤(2)中制备的混合物恒温烘干；(4)将步骤(3)中烘干后的混合物煅烧3～3.5h，冷却后得到活性组分；步骤二：铜掺杂磷钼酸催化剂的制备(1)将步骤一中制备的活性组分和TiO2按比例称取置入装有蒸馏水的坩埚中，并在磁力搅拌器上恒速搅拌1～1.5h；(2)将步骤(1)中混合物进行恒速干燥，并将水分蒸干；(3)将步骤(2)中制备的混合物恒温烘干；(4)将步骤(3)中烘干后的混合物煅烧3～3.5h，冷却后即得到铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂。更进一步的，所述步骤一中PEG的质量为磷酸钼质量的0.5～1％，Cu和Mo的摩尔比为(0～4)∶1，CTAB与磷钼酸的质量比为(0～0.6)∶1，步骤二中活性组分的质量占催化剂总质量的5～15％。更进一步的，所述步骤一和步骤二中，磁力搅拌器恒速搅拌温度为25～30℃，磁力搅拌器上干燥温度为85～90℃，干燥箱的加热温度为100～110℃，马弗炉的煅烧温度为350～450℃。更进一步的，所述磁力搅拌器恒速搅拌温度为25℃，磁力搅拌器上干燥温度为85℃，干燥箱的加热温度为105℃，马弗炉的煅烧温度为350℃。更进一步的，步骤二(1)中活性组分占催化剂的质量百分数为10％。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，该催化剂采用锐钛矿型TiO2作为载体，以磷钼酸、硝酸铜、聚乙二醇(PEG)和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)组成活性组分，通过各组分的协调和共同作用对催化剂的表面酸性和结构特性进行调控，从而增加了催化剂的表面酸性和活性位点的暴露量，提高了催化剂的低温脱硝活性，同时使得催化剂具有一定的抗SO2和水蒸汽毒化的性能，有益于拓展低温烟气脱硝技术在实际工业生产中的应用。(2)本专利技术的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，将磷钼酸和硝酸铜作为活性组分，由于磷钼酸是一种具有Keggin结构的杂多酸，其具有较多的酸性位点和活性氧结构，且其表面酸性和氧化还原性能强，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂采用锐钛矿型TiO2作为载体，由磷钼酸、硝酸铜、聚乙二醇和十六烷基三甲基溴化铵组成活性组分。

【技术特征摘要】
1.一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂采用锐钛矿型TiO2作为载体，由磷钼酸、硝酸铜、聚乙二醇和十六烷基三甲基溴化铵组成活性组分。2.根据权利要求1所述的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，其特征在于：所述活性组分中Cu和Mo的摩尔比为(0～4)∶1，活性组分中十六烷基三甲基溴化铵的质量占磷钼酸质量的10～60％，催化剂中活性组分的质量占催化剂总质量的5～15％。3.根据权利要求1所述的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，其特征在于：所述锐钛矿型TiO2的比表面积为300-350m2/g。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂，其特征在于：所述活性组分的制备工艺为：将磷钼酸、硝酸铜、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇溶于蒸馏水中并混合均匀，然后经干燥、烘干和煅烧处理即得活性组分。5.一种铜掺杂磷钼酸低温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：活性组分的制备(1)将磷钼酸、硝酸铜、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇混合后溶解，并恒速搅拌1～1.5h；(2)将步骤(1)中混合物进行恒速干燥，并将水分蒸干；(3)将步骤(2)中制备的混合物恒温烘干；(4)将步骤(3)中烘干后的混合物煅烧3～3.5h，冷却后得到活性组分；步骤二：铜掺杂磷钼酸催化剂的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾勇，蒋进，顾明言，夏勇军，胡笳，陈光，龙红明，吴胜华，丁希楼，
申请(专利权)人：安徽工业大学，安徽欣创节能环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34