三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用，制备方法为：制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，将二氧化钛载体与活性组分铈、锰的前驱体按照一定摩尔比例加入到去离子水中，常温下搅拌至完全溶解，得混合溶液；将所述混合液置于油浴锅中100℃～120℃下加热并搅拌，缓慢蒸发多余的水溶液，得半干燥的混合物；将所述半干燥的混合物经烘干、煅烧、研磨过筛后即得三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂。制备所得的催化剂具有起活温度低、低温活性高、活性温度窗口宽等优点。可用于钢铁、有色、化工、水泥等非电行业烟气中NO

【技术实现步骤摘要】
三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及氨气选择性催化还原催化剂
，尤其是一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用。

技术介绍

[0002]氨气选择性催化还原(NH3‑
SCR)技术具有脱硝效率高，工艺简单等优点，是解决NO
x
排放最有效的技术手段之一。催化剂是NH3‑
SCR技术的核心。传统的V
‑
W
‑
Ti催化剂，可在350℃～400℃达到较好的脱硝效果。但与火电行业不同，非电行业烟气出口温度较低，通常<200℃，且烟气中含有大量水汽(15vol％)，因此，电力行业传统的V基催化剂难以直接应用于非电行业。综上，目前现有的催化剂存在以下缺点：低温下脱硝活性差；催化剂性能易受烟气中的水分影响，导致中毒失活。因此，研发低温高效、具有抗水性能的NH3‑
SCR催化剂是控制非电行业NO
x
超低排放的关键。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用，解决了现有催化剂低温活性差、抗水性能弱的技术问题。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]本申请第一方面提供一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，将二氧化钛载体与活性组分铈、锰的前驱体按照一定摩尔比加入到去离子水中，常温下搅拌至完全溶解，得混合溶液；
[0007]将所述混合液置于油浴锅中100℃～120℃下加热并搅拌，缓慢蒸发多余的水溶液，得半干燥的混合物；
[0008]将所述半干燥的混合物经烘干、煅烧、研磨过筛后即得三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂。
[0009]进一步技术方案为：
[0010]所述制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，包括以下步骤：
[0011]将钛酸四丁酯溶液在搅拌下加入到无水乙醇中，得到混合溶液A；
[0012]将一定量的水与无水乙醇混合，在搅拌下缓慢滴加硝酸溶液，调节pH至2～3，得到混合溶液B；
[0013]向混合溶液A中缓慢滴加混合溶液B，搅拌直至溶液A澄清透明，得到混合溶液C；
[0014]向混合溶液C中加入聚甲基丙烯酸甲酯微球模板，浸渍后抽滤，重复多次，得到混合物；
[0015]将所述混合物干燥、煅烧并研磨即制得三维有序大孔二氧化钛载体。
[0016]所述聚甲基丙烯酸甲酯微球模板通过甲基丙烯酸甲酯聚合而成，粒径范围为260nm～320nm。
[0017]所述干燥是在105℃～120℃下干燥10～15h，所述煅烧的程序为：空气氛围下，先从常温升温至300℃，保温2h，随后在500℃～600℃煅烧5h，升温速率均为1℃/min。
[0018]各组分的摩尔比为：10份二氧化钛，1～3份金属铈、0.5～2份金属锰。
[0019]所述活性组分铈、锰的前驱体分别为六水硝酸铈和硝酸锰。
[0020]所述烘干是在105℃～120℃下干燥10～15h，所述煅烧是在空气氛围中500℃～600℃煅烧4～6h。
[0021]本申请第二方面提供一种根据所述的三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法所制得的催化剂，所述催化剂以钛酸四丁酯水解制备的三维有序大孔结构二氧化钛为载体，以稀土金属铈和过渡金属锰为活性组分。
[0022]本申请第三方面提供一种根据所述的催化剂在氨气选择性催化还原脱硝工艺中的应用。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术的催化剂制备方法利用聚甲基丙烯酸甲酯模板法辅助形成三维有序大孔结构二氧化钛载体，基于三维有序大孔的二氧化钛载体结构，增大了催化剂的比表面积和孔容孔径，不仅使得各活性组分在载体表面均匀分散，减少堵塞，更重要的是，大孔结构的存在，减少了烟气中水汽在催化剂内部凝结现象，有效的提升了催化剂的抗水性能。
[0025]本专利技术的催化剂制备方法基于活性组分Ce+Mn的配方调控，提升了催化剂的表面酸位点，从而极大地提升了催化剂的低温催化还原NO
x
性能。T
90
(转化率达到90％时的温度)最低可以低至75℃，并在100℃～250℃中低温范围内保持近100％的脱硝效率。具有起活温度低、低温活性高、活性温度窗口宽等优点。可用于钢铁、有色、化工、水泥等非电行业烟气中NO
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的净化处理。
[0026]本专利技术的制备原料为无钒稀土基金属氧化物，绿色无污染。
[0027]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1
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2与对比例1
‑
2制备的催化剂的X射线粉末衍射图。
[0029]图2为本专利技术实施例2及对比例2制备的催化剂的扫描电镜图。
[0030]图3为本专利技术实施例1
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2与对比例1
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2制备的催化剂在脱硝性能测试中对NO的去除率。
[0031]图4为本专利技术实施例1和对比例1制备的催化剂在抗水中毒性能测试中对NO的去除率。
具体实施方式
[0032]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0033]本申请提供一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0034]制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，将二氧化钛载体与活性组分铈、锰的前驱体按照一定摩尔比例加入到去离子水中，常温下搅拌至完全溶解，得混合溶液，其
中，各组分的摩尔比例：10份二氧化钛，1～3份金属铈、0.5～2份金属锰，即各金属元素的摩尔比为：铈：锰：钛＝(0.1～0.3)：(0.05～0.2)：1；
[0035]将所述混合液置于油浴锅中100℃～120℃下加热并搅拌，缓慢蒸发多余的水溶液，得半干燥的混合物；
[0036]将所述半干燥的混合物经烘干、煅烧、研磨过筛后即得三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂。具体的，烘干是在105℃～120℃下干燥10～15h，所述煅烧是在空气氛围中500℃～600℃煅烧4～6h。
[0037]优选的，所述活性组分铈、锰的前驱体分别为六水硝酸铈和硝酸锰。
[0038]所述制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，包括以下步骤：
[0039]将钛酸四丁酯溶液在搅拌下加入到无水乙醇中，得到混合溶液A；
[0040]将一定量的水与无水乙醇混合，在搅拌下缓慢滴加硝酸溶液，调节pH至2～3，得到混合溶液B；
[0041]向混合溶液A中缓慢滴加混合溶液B，搅拌直至溶液A澄清透明，得到混合溶液C；
[0042]向混合溶液C中加入聚甲基丙烯酸甲酯微球模板，浸渍后抽滤，重复多次，得到混合物；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，将二氧化钛载体与活性组分铈、锰的前驱体按照一定摩尔比加入到去离子水中，常温下搅拌至完全溶解，得混合溶液；将所述混合液置于油浴锅中100℃～120℃下加热并搅拌，缓慢蒸发多余的水溶液，得半干燥的混合物；将所述半干燥的混合物经烘干、煅烧、研磨过筛后即得三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂。2.根据权利要求1所述的三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，包括以下步骤：将钛酸四丁酯溶液在搅拌下加入到无水乙醇中，得到混合溶液A；将一定量的水与无水乙醇混合，在搅拌下缓慢滴加硝酸溶液，调节pH至2～3，得到混合溶液B；向混合溶液A中缓慢滴加混合溶液B，搅拌直至溶液A澄清透明，得到混合溶液C；向混合溶液C中加入聚甲基丙烯酸甲酯微球模板，浸渍后抽滤，重复多次，得到混合物；将所述混合物干燥、煅烧并研磨即制得三维有序大孔二氧化钛载体。3.根据权利要求2所述的三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯微球模板通过甲基丙烯酸甲酯聚合而成，粒径范围为260nm～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚平，胡亚琴，吴鹏，谭晨晨，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：