【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种中高温陶瓷基脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于大气污染治理领域。
技术介绍
1、随着工业化和城镇化的推进，大量的nox污染物排放进入大气，造成酸雨、光化学烟雾、雾霾等诸多环境污染问题。选择性氧化还原技术(scr)被认为是解决nox污染的有效措施且得到了广泛的应用，目前市场中最广泛使用的scr脱硝催化剂为钒钛脱硝催化剂或稀土基脱硝催化剂。实际工况中，由于烟气温度的波动较大，可能会出现脱硝温度超过使用温度的情况，同时部分行业(如水泥行业、沼气发电等)的烟气温度偏高，需要使用高温脱硝催化剂。
2、应对高温脱硝情况，目前国内外已经展开了诸多研究，如专利cn112108143a公开了一种超高温脱硝催化剂，通过提高wo3用量，并增大脱硝催化剂的孔隙率和强度来实现超高温脱硝。该催化剂在500℃仍可以保持80％以上的催化活性。又如专利cn111346670a公开了一种高温烟气脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂以tio2-zro2-分子筛复合物为载体，然后通过浸渍法进行活性组分和助催化剂的负载。该方法合成的催化剂能够避免tio2由锐钛矿向金红石型转化，同时实现催化剂在550℃下90％以上转化率，600℃下80％以上转化率。专利cn113083286a公开了一种超高温脱硝催化剂的制备方法，该方法使用溶胶凝胶法合成具有烧绿石型结构及强表面酸性的催化剂载体，然后负载催化剂活性组分得到超高温催化剂。烧绿石型结构使催化剂具有优异的的热稳定，克服了催化剂的高温比表热收缩问题，同时，烧绿石型结构镧锆复合氧化物具有的强的表面酸性使得催
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决脱硝催化剂在高温条件下易烧结造成活性下降问题，提出一种陶瓷基脱硝催化剂及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：该催化剂以tio2为载体，以ceo2为活性组分，以wo3为助催化剂。合成工艺分为三步，先通过水热法使ce-w氧化物以纳米多面体形态与tio2结合，然后进行成型焙烧，最后通过菲涅尔透镜进行光学焙烧形成陶瓷基脱硝催化剂。本专利技术的关键在于菲涅尔透镜的光学焙烧，利用菲涅尔透镜进行聚光使光斑中心位置温度达到1000℃以上，不仅使催化剂形成致密的陶瓷结构，而且在强光照下催化剂长时间处于激发态将会生成空穴缺陷，从而实现催化活性的提升。
3、一种中高温陶瓷基脱硝催化剂，该催化剂以tio2为载体，以ceo2为活性组分，以wo3和zro2为助催化剂；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为1～12％，助催化剂的质量百分含量为1～10％。
4、本专利技术技术方案中：以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为4～8％，助催化剂的质量百分含量为3～5％，其中助催化剂中wo3和zro2的质量比为(70～85)：(15～30)。
5、一种上述的中高温陶瓷基脱硝催化剂的制备方法，该催化剂的制备方法如下：
6、(1)配置ce源、w源和zr源混合溶液并利用氨水调节ph值至10～11，然后向混合溶液中投入结构导向剂，搅拌至完全溶解，将钛白粉分散在混合溶液中进行动态水热反应，然后抽滤洗涤干燥收集粉末；
7、(2)将步骤(1)所得粉体与粘结剂、造孔剂混合，添加水进行捏合成型，彻底干燥后转移至马弗炉中焙烧；
8、(3)将步骤(2)焙烧所得块状催化剂破碎至20～40目，然后进行二次焙烧得到成品。
9、上述制备方法中：步骤(1)所述的ce源为硝酸铈或氯化铈，所述w源为偏钨酸铵或仲钨酸铵，zr源为硝酸氧锆或氧氯化锆；
10、步骤(1)所述的结构导向剂为六亚甲基四胺，结构导向剂添加质量为混合溶液的3～8％。
11、上述制备方法中：步骤(1)所述的动态水热反应的温度为150～180℃，反应的时间为8～12h。
12、上述制备方法中：步骤(2)所述的粘结剂为田箐粉、聚氧化乙烯(peo)或羧甲基纤维素钠(cmc)；所述的造孔剂为氯化铵、葡萄糖或粒径小于200目的碳粉；以载体质量为基准，粘结剂的添加量为0.3～0.5wt％，造孔剂的添加量为30～50wt％。
13、上述制备方法中：步骤(2)所述的焙烧温度为500～550℃，焙烧时间为2～4h。
14、上述制备方法中：步骤(3)二次焙烧采用菲涅尔透镜焙烧，焙烧温度控制在1200～1400℃，焙烧时间控制在4～10h。
15、本专利技术技术方案中，所述的中高温陶瓷基脱硝催化剂在nox脱除方面的应用。进一步的，应用温区为300～600℃。
16、有益效果：
17、本专利技术公开了一种中高温陶瓷基脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂以tio2为载体，以ceo2为活性组分，以wo3和zro2为助催化剂，先通过水热法使ce-w-zr氧化物以纳米多面体形态与tio2结合，特殊的纳米多面体结构可以暴露出ce-w-zr氧化物的高能晶面，有效降低催化反应活化能。同时w-zr形成表面超强固体酸性位点，提升催化剂对nh3的捕获能力，降低氨逃逸风险。然后将ti-ce-w-zr氧化物粉体与造孔剂、成型剂混合并捏合焙烧，在催化剂内部形成大量孔道，提升了催化剂比表面积。最后利用菲涅尔透镜对催化剂进行高温焙烧，在1200～1400℃下使催化剂转变为陶瓷相，提升其抗压强度和抗烧结能力。同时在菲涅尔透镜的高强度、长时间光照下，ti-ce-w-zr氧化物长时间处于激发态释放光电子，内部出现空穴缺陷。空穴缺陷可以作为催化活性位点进步提高nox脱除效率。本专利技术工艺简单、原料常见、催化效率高、稳定性强，具有较高的经济价值和广阔的市场应用前景。
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1.一种中高温陶瓷基脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂以TiO2为载体，以CeO2为活性组分，以WO3和ZrO2为助催化剂；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为1～12％，助催化剂的质量百分含量为1～10％。
2.根据权利要求1所述的中高温陶瓷基脱硝催化剂，其特征在于：以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为4～8％，助催化剂的质量百分含量为3～5％，其中助催化剂中WO3和ZrO2的质量比为(70～85)：(15～30)。
3.一种权利要求1所述的中高温陶瓷基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂的制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的Ce源为硝酸铈或氯化铈，所述W源为偏钨酸铵或仲钨酸铵，Zr源为硝酸氧锆或氧氯化锆；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的动态水热反应的温度为150～180℃，反应的时间为8～12h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的粘结剂为田箐粉、聚氧化乙烯(PEO)或羧甲基纤维素钠(CMC)；所述的
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的焙烧温度为500～550℃，焙烧时间为2～4h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)二次焙烧采用菲涅尔透镜焙烧，焙烧温度控制在1200～1400℃，焙烧时间控制在4～10h。
9.权利要去1所述的中高温陶瓷基脱硝催化剂在NOx脱除方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：应用温区为300～600℃。
...【技术特征摘要】
1.一种中高温陶瓷基脱硝催化剂，其特征在于：该催化剂以tio2为载体，以ceo2为活性组分，以wo3和zro2为助催化剂；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为1～12％，助催化剂的质量百分含量为1～10％。
2.根据权利要求1所述的中高温陶瓷基脱硝催化剂，其特征在于：以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为4～8％，助催化剂的质量百分含量为3～5％，其中助催化剂中wo3和zro2的质量比为(70～85)：(15～30)。
3.一种权利要求1所述的中高温陶瓷基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂的制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的ce源为硝酸铈或氯化铈，所述w源为偏钨酸铵或仲钨酸铵，zr源为硝酸氧锆或氧氯化锆；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的动态水...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，陈利国，李云鹤，金奇杰，徐鑫，王圣，徐慕涛，严彬，李明波，宋静，朱成章，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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