一种低温钒钛基SCR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低温钒钛基SCR脱硝催化剂及其制备方法，本发明专利技术以钒氧化物V

A low temperature vanadium titanium based SCR denitration catalyst and its preparation method

The invention discloses a low temperature vanadium titanium base SCR denitration catalyst and a preparation method thereof. The vanadium oxide V

【技术实现步骤摘要】
一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂及其制备方法
本专利技术属于工业烟气催化净化
，具体涉及一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂及其制备方法。
技术介绍
目前，全球能源结构仍然以化石燃料燃烧为主，作为NOx主要排放源的工业行业(含电力行业和非电行业)，更是由于NOx生成量巨大而被我国列入重点节能减排的对象当中。在NOx脱除技术中，选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction，SCR)是国内外应用最为广泛的烟气脱硝技术。目前商业应用最为成熟的脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2催化剂，其以V2O5作为主要的活性组分，WO3作为助催化剂，以锐钛矿型TiO2为载体，应用的温度窗口多在300～420℃之间，较高的应用温度使得其反应器通常布置于除尘器之前。然而，对于一些工业炉窑，例如钢铁烧结机、玻璃窑炉、水泥窑炉等，其排烟温度低，催化剂需要布置在烟气温度较低的设备段中(如除尘器之后)，所以常规的V2O5-WO3/TiO2催化剂无法满足烟温要求。由于工业炉窑的设备改造花费巨大，如能实现低温催化，便无需对现有的炉窑系统进行大的改造，在空间上和经济上的可行性都较高。但是，现有大多数低温催化剂不稳定，易S02和H2O中毒，寿命难以保障。因此，开发具有稳定抗SO2和H2O中毒能力的低温脱硝催化剂，实现工业行业(含电力行业和非电行业)的NOx减排具有极为重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂。本专利技术的另一目的在于提供上述低温钒钛基SCR脱硝催化剂的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂，其选择性催化还原脱硝反应的温度为170-280℃，采用浸渍法制备，以锐钛矿型二氧化钛TiO2为载体，载体上负载活性组分和助剂，其中，活性组分由V2O5和稀土氧化物组成，助剂为MoO3和/或WO3。在本专利技术的一个优选实施方案中，其中，V2O5的量为1.5-5wt％，稀土氧化物的量为0.1-15wt％，助剂的量为2-10wt％，载体TiO2的量为75-94wt％。进一步优选的，所述稀土氧化物为钪、钇、镧、铈、镨和钕中的至少一种的氧化物。上述低温钒钛基SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述活性组分的前驱体和助剂的前驱体溶解或分散于去离子水中，制成前驱体溶液；(2)将所述锐钛矿型二氧化钛TiO2浸入上述前驱体溶液中进行搅拌负载，于50-120℃烘干3-12h，再于350-600℃焙烧1-10h，即得所述低温钒钛基SCR脱硝催化剂。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述活性组分中的V2O5的前驱体为偏钒酸钠、偏钒酸铵和偏钒酸钾中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述活性组分中的稀土氧化物的前驱体为钪、钇、镧、铈、镨和钕的金属盐或金属氧化物中的至少一种。进一步优选的，所述钪的金属盐为硝酸钪、硫酸钪和乙酸钪中的至少一种；钇的金属盐为硝酸钇、硫酸钇和乙酸钇中的至少一种；镧的金属盐为硝酸镧、硫酸镧和乙酸镧中的至少一种；铈的金属盐为硝酸铈、硝酸铈铵、硫酸铈、硝酸镧铈和硫酸镧铈中的至少一种；镨的金属盐为硝酸镨、硫酸镨和乙酸镨中的至少一种；钕的金属盐为硝酸钕、硫酸钕和乙酸钕中的至少一种。进一步优选的，所述金属氧化物为氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨和氧化钕中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述助剂中的MoO3的前驱体为正钼酸铵、仲钼酸铵、二钼酸铵、四钼酸铵、硝酸钼和硫酸钼中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述助剂中的WO3的前驱体为偏钨酸铵、仲钨酸铵、钨酸铵和硝酸钨中的的至少一种。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术以钒氧化物V2O5和稀土氧化物为活性组分，发挥V与稀土金属间的协同作用，V2O5提供了更多的酸性位点且抑制SO2和H2O吸附在金属活性位上，稀土氧化物则有效提高了催化剂在低温区的储氧能力和催化活性。所以，本专利技术可提供一种可抗SO2和H2O中毒的低温钒钛基SCR脱硝催化剂。2、本专利技术可在170-280℃范围内具有良好的脱硝效果，并具有良好的抗SO2和H2O性能。附图说明图1为本专利技术实施例1所制得的4％V2O5-4％La2O3-3％WO3/TiO2(质量比)催化剂在含有SO2和H2O条件下，对NOx脱除效率性能测试结果图。具体实施方式以下通过具体实施方式结合附图对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1：采用浸渍法制备4％V2O5-4％La2O3-3％WO3/TiO2(质量比)催化剂并用于工业烟气SCR脱硝。具体实施步骤如下：称取0.256g偏钒酸铵，0.184g氧化镧，0.148g偏钨酸铵，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；将4.30g锐钛矿型TiO2载体浸入到上述的金属前躯体溶液中，混合均匀，在110℃下烘干10h，得到催化剂粉体。将该催化剂粉体在550℃下焙烧2h，得到4％V2O5-4％La2O3-3％WO3/TiO2低温SCR脱硝催化剂。采用上述方法制备的4％V2O5-4％La2O3-3％WO3/TiO2催化剂置于固定床反应器中，反应气体组成为(体积比)500ppmNO，500ppmNH3，100ppmSO2，6％O2，10％H2O，N2为载气，空速(GHSV)为48000h-1。该催化剂在170-200℃下NOx转化率≥50％，在200-280℃下NOx转化率≥80％，并具有良好的抗SO2和H2O性能。如图1所示，相比于传统V2O5-WO3/TiO2催化剂，在低温区的脱硝效率大大提高。实施例2：采用浸渍法制备3％V2O5-4％Sc2O3-8％MoO3/TiO2(质量比)催化剂并用于工业烟气SCR脱硝。具体实施步骤如下：称取0.205g偏钒酸铵，0.710g的硝酸钪，0.520g仲钨酸铵，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；将4.30g锐钛矿型TiO2载体浸入到上述的金属前躯体溶液中，混合均匀，在100℃下烘干12h，得到粉体。将该粉体在450℃下焙烧5h，得到3％V2O5-4％Sc2O3-8％MoO3/TiO2低温SCR脱硝催化剂。采用上述方法制备的3％V2O5-4％Sc2O3-8％MoO3/TiO2催化剂置于固定床反应器中，反应气体组成为(体积比)1000ppmNO，1000ppmNH3，800ppmSO2，3％O2，10％H2O，N2为载气，空速(GHSV)为48000h-1。该催化剂在170-200℃下NOx转化率≥50％，在200-280℃下NOx转化率≥70％，并具有良好的抗SO2和H2O性能。实施例3：采用浸渍法制备3％V2O5-7％CeO2-7％WO3/TiO2(质量比)催化剂并用于工业烟气SCR脱硝。具体实施步骤如下：称取0.191g偏钒酸铵，0.878g硝酸铈，0.372g偏钨酸铵，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；将4.30g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂，其特征在于：其选择性催化还原脱硝反应的温度为170-280℃，采用浸渍法制备，以锐钛矿型二氧化钛TiO

【技术特征摘要】
1.一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂，其特征在于：其选择性催化还原脱硝反应的温度为170-280℃，采用浸渍法制备，以锐钛矿型二氧化钛TiO2为载体，载体上负载活性组分和助剂，其中，活性组分由V2O5和稀土氧化物组成，助剂为MoO3和/或WO3。


2.如权利要求1所述的一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂，其特征在于：其中，V2O5的量为1.5-5wt％，稀土氧化物的量为0.1-15wt％，助剂的量为2-10wt％，载体TiO2的量为75-94wt％。


3.如权利要求1或2所述的一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述稀土氧化物为钪、钇、镧、铈、镨和钕中的至少一种的氧化物。


4.权利要求1至3中任一权利要求所述的一种低温钒钛基SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将所述活性组分的前驱体和助剂的前驱体溶解或分散于去离子水中，制成前驱体溶液；
(2)将所述锐钛矿型二氧化钛TiO2浸入上述前驱体溶液中进行搅拌负载，于50-120℃烘干3-12h，再于350-600℃焙烧1-10h，即得所述低温钒钛基SCR脱硝催化剂。


5.如权利要求4所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴孝敏，荆国华，陈子逸，吕碧洪，黄志伟，申华臻，贺艳艳，郭志航，周作明，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35