一种SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种SCR催化剂及其制备方法，该SCR催化剂包括TiO2-SiO2复合氧化物载体、金属氧化物固体酸、V2O5与CeO2。与现有SCR催化剂相比，首先，SiO2的添加可抑制TiO2高温下的相变，增强催化剂的热稳定性；其次，由于SiO2相比TiO2具有更高的比表面积，因此可以起到增加催化剂比表面积的作用，进而可使活性组分得到更好的分散，同时通过金属与载体之间的相互作用，进一步提高催化剂的活性；再次，SiO2的热稳定性优异，能够通过抑制高温下载体相变及比表面积下降而使SCR催化剂的使用温度窗口增宽，而活性组分CeO2等的加入通过增强低温下的氧化能力而提高催化剂在较低温度下的催化活性。

【技术实现步骤摘要】
—种SCR催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂制备及环境催化
，尤其涉及一种SCR催化剂及其制备方法。
技术介绍
出于燃油经济性的考虑，柴油机以其低油耗、高功率比的特点得到越来越广泛的应用。但是柴油机缸内的高压高温产生的氮氧化物NOx带来了严重的环境问题，加剧了空气质量的恶化。目前，在我国大气的主要污染成分中，汽车尾气排放的NOx已经成为最重要的来源之一，因此我国对安装柴油发动机的道路车辆也不断提高了相应的排放标准。目前，在净化柴油车尾气NOx方面，选择性催化还原(SCR)技术是主流技术，SCR是以外加还原剂还原NOx将其转变为N2和O2的烟气治理方法。NH3是吸附最强烈的还原剂，NH3和NOx在催化剂上的主要反应过程为气态NH3从催化剂表面扩散到催化剂孔内，而后吸附在活性中心与气态的NOx反应生成N2和H20。在整个反应过程中，催化剂是核心部分。而SCR技术中应用最多的是尿素-SCR系统，其原理是通过在SCR催化转换器前喷射一定比例的尿素溶液，通过尿素水解或热解产生的氨气作为还原剂在催化剂表面来选择性还原NOx。但现在，该系统的核心部件-SCR催化转换器仍然存在一些不足与问题:在车辆怠速或低速工况下尾气温度大多低于200°C，而传统钒钛钨型SCR的温度窗口为280°C?400°C，因此该催化剂并不能满足低温下NOx净化；并且大部分SCR催化剂的载体采用TiO2或沸石等多孔结构，也有研究报道使用Al2O3、活性炭和活性焦作为SCR催化剂的载体，经实际工程检验证明这些载体虽然具有很好的适应活性，但是由于组成简单，对硫和水蒸气敏感，并且催化剂会被烟气中的粉尘磨损，影响使用寿命。因此，对现有SCR催化剂进行改进以提高其脱硝效率和使用寿命成为迫切需要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种SCR催化剂及其制备方法，该催化剂催化活性较高。本专利技术提供了一种SCR催化剂，包括TiO2-SiO2复合氧化物载体、金属氧化物固体酸、V2O5与CeO2 ;所述TiO2-SiO2复合氧化物载体通过溶胶凝胶法进行制备；所述金属氧化物固体酸的负载量为I?10wt% ;所述V2O5的负载量为0?5wt% ;所述CeO2的负载量为0?10wt% ;且所述V2O5的负载量与CeO2的负载量不同时为O。优选的，所述TiO2-SiO2复合氧化物载体中SiO2的质量分数为0.1?40wt%。优选的，所述TiO2-SiO2复合氧化物载体还包含硅酸盐、云母片、Al2O3与ZrO2中的一种或多种。优选的，所述金属氧化物固体酸选自W03、Nb2O5与MoO3中的一种或多种。本专利技术还提供了一种SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤:SI)将可溶性硅源与可溶性钛源在醇溶剂中混合，加入水，搅拌、静置，得到凝胶；S2)将所述凝胶烘干，焙烧，得到TiO2-SiO2复合氧化物载体；S3)将可溶性金属盐、可溶性铈盐溶于水中，然后加入所述TiO2-SiO2复合氧化物载体，搅拌至得到粉末固体，干燥，焙烧，得到中间产物；所述可溶性金属盐中的金属相应的金属氧化物为固体酸；所述可溶性金属盐的相应金属氧化物的质量为TiO2-SiO2复合氧化物载体质量的I?10% ;所述可溶性铺盐的相应CeO2质量为TiO2-SiO2复合氧化物载体质量的0?10% ；S4)将所述中间产物加入含有可溶性钒盐的溶液中，搅拌，干燥，焙烧，得到SCR催化剂；所述可溶性钒盐的相应V2O5质量为TiO2-SiO2复合氧化物载体质量的0?5% ;所述可溶性铈盐与可溶性钒盐的质量不同时为O。优选的，所述可溶性金属盐选自草酸铌、钥酸铵、偏钨酸铵、仲钨酸铵与钨酸铵中的一种或多种。优选的，所述可溶性铈盐选自硝酸铈、硝酸铈铵与硝酸亚铈中的一种或多种。优选的，所述可溶性钒盐选自偏钒酸钠和/或草酸钒。优选的，所述步骤S3)中干燥与步骤S4)中干燥的温度各自独立地为80°C?150°C，时间各自独立地为8?14h。优选的，所述步骤S3)中焙烧与步骤S4)中焙烧的温度各自独立地为300°C?700°C，时间各自独立地为2?10h。本专利技术提供了一种SCR催化剂及其制备方法，该SCR催化剂包括TiO2-SiO2复合氧化物载体、金属氧化物固体酸、V2O5与CeO2 ;所述TiO2-SiO2复合氧化物载体通过溶胶凝胶法进行制备；所述金属氧化物固体酸的负载量为I?10wt% ;所述V2O5的负载量为0?5wt% ；所述CeO2的负载量为0?10wt% ;且所述V2O5的负载量与CeO2的负载量不同时为O。与现有SCR催化剂相比，首先，本专利技术以TiO2-SiO2复合氧化物为载体，SiO2的添加可抑制TiO2高温下的相变，增强催化剂的热稳定性；其次，由于SiO2相比TiO2具有更高的比表面积，因此可以起到增加催化剂比表面积的作用，进而可使活性组分得到更好的分散，同时通过金属与载体之间的相互作用，进一步提高催化剂的活性；再次，SiO2的热稳定性优异，能够通过抑制高温下载体相变及比表面积下降而使SCR催化剂的使用温度窗口增宽，而活性组分Ce02等的加入通过增强低温下的氧化能力而提高催化剂在较低温度下的催化活性。【具体实施方式】本专利技术提供了一种SCR催化剂，包括TiO2-SiO2复合氧化物载体、金属氧化物固体酸、V2O5与CeO2 ;所述TiO2-SiO2复合氧化物载体通过溶胶凝胶法进行制备；所述金属氧化物固体酸的负载量为I?10wt% ;所述V2O5的负载量为0?5wt% ;所述CeO2的负载量为0?10wt% ;且所述V2O5的负载量与CeO2的负载量不同时为O。本专利技术SCR催化剂以TiO2-SiO2复合氧化物为载体，其中SiO2的质量分数优选为0.1?40wt%，更优选为I?40wt%，再优选为5?30wt%，最优选为10?30wt%。按照本专利技术，所述TiO2-SiO2复合氧化物优选还可包含硅酸盐、云母片、Al2O3与ZrO2中的一种或多种。金属氧化物固体酸为助催化剂，其主要作用是增强SCR催化剂的酸性，便于NH3的吸附以提高催化活性，另外，金属氧化物固体酸还具有提高载体的比表面积、热稳定性等作用。本专利技术中，所述金属氧化物固体酸的负载量优选为I?10wt%，更优选为2?8wt%，再优选为2?6wt% ;所述金属氧化物固体酸的种类为本领域技术人员熟知的可用作固体酸的金属氧化物即可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为WO3、Nb2O5与MoO3中的一种或多种，更优选为WO3。V2O5与CeO2为催化剂的活性组分，其中，所述V2O5的负载量优选为0.5?5wt%，更优选为I?5wt%，再优选为2?5wt% ;所述CeO2的负载量优选为0.5?10wt%，更优选为2?10wt%，再优选为5?8wt%。本专利技术以TiO2-SiO2复合氧化物为载体，SiO2的添加可抑制TiO2高温下的相变，增强催化剂的热稳定性；由于SiO2相比TiO2具有更高的比表面积，因此可以起到增加催化剂比表面积的作用，进而可使活性组分得到更好的分散，同时通过金属与载体之间的相互作用，进一步提高催化剂的活性；另外，SiO2的使用温度窗口较宽，从而也使SCR催化剂的使用温度窗口增宽，使其在较低的温度下也具有催化活性。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SCR催化剂，其特征在于，包括TiO2?SiO2复合氧化物载体、金属氧化物固体酸、V2O5与CeO2；所述TiO2?SiO2复合氧化物载体通过溶胶凝胶法进行制备；所述金属氧化物固体酸的负载量为1～10wt%；所述V2O5的负载量为0～5wt%；所述CeO2的负载量为0～10wt%；且所述V2O5的负载量与CeO2的负载量不同时为0。

【技术特征摘要】
1.一种SCR催化剂，其特征在于，包括TiO2-SiO2复合氧化物载体、金属氧化物固体酸、V2O5与CeO2 ;所述TiO2-SiO2复合氧化物载体通过溶胶凝胶法进行制备；所述金属氧化物固体酸的负载量为I?10wt% ;所述V2O5的负载量为0?5wt% ;所述CeO2的负载量为0?10wt% ;且所述V2O5的负载量与CeO2的负载量不同时为O。2.根据权利要求1所述的SCR催化剂，其特征在于，所述TiO2-SiO2复合氧化物载体中SiO2的质量分数为0.1?40wt%。3.根据权利要求1所述的SCR催化剂，其特征在于，所述TiO2-SiO2复合氧化物载体还包含娃酸盐、云母片、Al2O3与ZrO2中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的SCR催化剂，其特征在于，所述金属氧化物固体酸选自W03、Nb2O5与MoO3中的一种或多种。5.—种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 51)将可溶性硅源与可溶性钛源在醇溶剂中混合，加入水，搅拌、静置，得到凝胶； 52)将所述凝胶烘干，焙烧，得到TiO2-SiO2复合氧化物载体； 53)将可溶性金属盐、可溶性铈盐溶于水中，然后加入所述TiO2-SiO2复合氧化物载体，搅拌至得到粉末固体，干燥，焙烧，得到中...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳景惠，
申请(专利权)人：柳景惠，
类型：发明
国别省市：