專利名稱：催化劑的制備方法及由該方法制備的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法及由該方法制備的催化劑，所 述催化劑用于發(fā)電用燒煤鍋爐的排氣、焚燒爐的排氣等粉塵含量多的 排氣的脫硝等。
背景技術(shù)：
由發(fā)電用燒煤鍋爐、焚燒爐等產(chǎn)生的排氣中含有的已知為NOx 的氮化合物等有害化合物一直以來利用Ti02等脫硝催化活性金屬氧 化物等進(jìn)行分解處理，作為載帶上述催化劑成分的催化劑，使用在具 有板狀、蜂窩狀等結(jié)構(gòu)的載體結(jié)構(gòu)體的表面上載帶Ti02等催化劑成 分的催化劑。
但是，上述排氣中除了氮化合物等有害物質(zhì)之外還含有大量粉 塵，由于大量粉塵與催化劑表面接觸導(dǎo)致催化劑表面載帶的催化劑成 分被除去，隨著時(shí)間的經(jīng)過，表面上的催化劑成分減少。因此，難以 長期使用上述催化劑。在排氣中的粉塵與催化劑的碰撞頻率較大的催 化劑端面，上述問題顯著。
作為針對(duì)催化劑成分減少的對(duì)策，進(jìn)行了使載帶在催化劑表面上 的催化劑成分量增加等研究，但經(jīng)確認(rèn)無顯著的效果。因此，期望開 發(fā)出 一種即使與含有大量粉塵的排氣接觸、催化劑表面載帶的催化劑 成分也不減少的耐磨性優(yōu)異的催化劑。作為上述催化劑之一，專利文 獻(xiàn)1中公開了通過涂布使與粉塵的碰撞頻率高的催化劑端面增強(qiáng)的催 化劑。
然而，雖然上述催化劑端面增強(qiáng)方法對(duì)催化劑表面上的催化劑成 分的密度為一定值以上時(shí)有效，但該密度低于一定值時(shí)確認(rèn)由端面磨 損引起的催化劑成分減少。這是由于催化劑成分的密度變低時(shí)，催化劑成分的粒子間的空隙增多，因此即使導(dǎo)入金屬鹽水溶液作為端面固化劑，也無法填埋增多的空隙。另外，作為端面固化處理，將催化劑浸漬到金屬鹽水溶液中以后，即使不經(jīng)過干燥工序再次浸漬在金屬鹽水溶液中，也由于第一次浸漬中催化劑內(nèi)的空隙未被水溶液填滿，所以第二次浸漬時(shí)金屬鹽水溶液沒有進(jìn)一步填充催化劑內(nèi)的空隙，因此，上述方法無法提高端面的磨損強(qiáng)度。
專利文獻(xiàn)l:特開2001 - 170491號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種催化劑的制備方法及由該方法制備的催化劑，所述制備方法與催化劑表面上的催化劑成分的密度無關(guān)，即使在處理含有大量粉塵之類的排氣時(shí)也不會(huì)由于排氣中的粉塵而磨損催化劑。
本發(fā)明的催化劑的制備方法的特征在于，對(duì)載帶催化劑成分的載體結(jié)構(gòu)體的端面部分，依次進(jìn)行下列工序，
(i) 浸漬于按金屬的摩爾數(shù)為2.7 ~ 3.88摩爾/升的金屬鹽水溶液中的工序，
(ii) 使其干燥的工序，
(iii) 再次浸漬于按金屬的摩爾數(shù)為2.7 ~ 3.88摩爾/升的金屬種類與上述金屬鹽水溶液相同的金屬鹽水溶液中的工序，及
(iv) 進(jìn)行燒成處理，使催化劑端面固化的工序。
作為用于提高催化劑的耐磨性的金屬鹽水溶液，可以舉出偏鴒酸銨水溶液、偏釩酸銨水溶液。以每單位容積的金屬的摩爾數(shù)表示的金屬鹽水溶液的濃度低于2.7摩爾/升時(shí)無法得到必要的磨損強(qiáng)度，因此必需至少為2.7摩爾/升。為了提高催化劑的磨損強(qiáng)度，對(duì)金屬鹽水溶液的濃度的上限值沒有特別限定，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮優(yōu)選上限值為3.88摩爾/升。
浸漬于上述金屬鹽水溶液后進(jìn)行的結(jié)構(gòu)體的干燥，可以使用任意的方法，優(yōu)選通過對(duì)催化劑表面上吹加熱空氣(例如40 ~ 150°C )進(jìn)
4行干燥。
本發(fā)明方法中的催化劑成分，例如可以為具有對(duì)排氣中NOx的選擇性催化還原活性的二氧化鈦、氧化釩、氧化鎢等。
上述結(jié)構(gòu)體可以具有板狀、蜂窩結(jié)構(gòu)等任意形狀，優(yōu)選具有蜂窩結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)體為蜂窩結(jié)構(gòu)時(shí)，所述結(jié)構(gòu)可以采用任意方法制作，例如通過使被加工成波狀的多張?zhí)召Y纖維片材和平板狀的多張?zhí)沾衫w維片材互相粘合進(jìn)行制作。
另外，本發(fā)明的催化劑是通過上述任一種方法制備的催化劑，即，整體的耐磨性增強(qiáng)的催化劑，或通過對(duì)上述結(jié)構(gòu)體的端面實(shí)施上述任一種方法而制備的催化劑，即，實(shí)際應(yīng)用時(shí)粉塵碰撞最激烈的端面增強(qiáng)的催化劑。特別是本發(fā)明的催化劑在催化劑成分的載帶量少時(shí)，也能得到耐磨性優(yōu)異的催化劑。
本發(fā)明的催化劑的制備方法中，在浸漬于第 一 次的金屬鹽水溶液中后使其千燥，然后浸漬于第二次的金屬鹽水溶液中，由此可以制備即使用于含有大量粉塵的排氣也能抑制由粉塵引起的磨損的催化劑。
具體實(shí)施例方式
下面，基于實(shí)施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍不限于下述實(shí)施例。
(實(shí)施例1 )
(1) 將經(jīng)過浸漬于硅溶膠及千燥處理的蜂窩結(jié)構(gòu)體，于均勻分散有二氧化鈦微粒的二氧化鈦溶膠中浸漬0.5小時(shí)，然后從該溶膠中取出結(jié)構(gòu)體，于空氣氣氛下在170。C下使其干燥40分鐘，接下來于空氣氣氛下在50(TC下燒成3小時(shí)。通過該操作，作為催化劑成分的二氧化鈦被載帶于結(jié)構(gòu)體上。通過另外進(jìn)行的測定，二氧化鈦在結(jié)構(gòu)體上的載帶量為70g/m2。
(2) 將載帶二氧化鈦的結(jié)構(gòu)體于硅溶膠中浸漬0.5小時(shí)，然后從溶膠中取出結(jié)構(gòu)體，于空氣氣氛下在500。C下燒成40分鐘。通過該操作，二氧化硅被載帶于結(jié)構(gòu)體上。
5(3) 將載帶二氧化硅的結(jié)構(gòu)體浸潰于3.88摩爾/升的偏釩酸銨水溶液中0.5小時(shí)，然后從該水溶液中取出結(jié)構(gòu)體，于空氣氣氛下在220。C下使其干燥2小時(shí)。
(4) 將載帶釩的結(jié)構(gòu)體的端面10mm的部分浸漬于3.88摩爾/升的偏鴒酸銨水溶液中5秒鐘。
(5) 從上述偏鴒酸銨水溶液中取出結(jié)構(gòu)體，用電爐于空氣氣氛下在220。C下使其干燥2小時(shí)。
(6) 在與上述(4)相同的條件下再次浸漬干燥后的結(jié)構(gòu)體，在與上述(5)相同的條件下使結(jié)構(gòu)體干燥。
(7) 干燥后，于空氣氣氛下在400。C下燒成30分鐘，進(jìn)行催化劑端面的固化處理。
(實(shí)施例2)
除了向結(jié)構(gòu)體的端面吹加熱空氣(40°C)代替電爐進(jìn)行實(shí)施例1的干燥之外，與實(shí)施例1相同地制作催化劑。(實(shí)施例3)
除偏鎢酸水溶液的濃度為3.49摩爾/升之外，與實(shí)施例2相同地制作催化劑。
(實(shí)施例4)
除偏鎢酸水溶液的濃度為3.10摩爾/升之外，與實(shí)施例2相同地制作催化劑。
(實(shí)施例5)
除偏鎢酸水溶液的濃度為2.72摩爾/升之外，與實(shí)施例2相同地制作催化劑。
(比較例1:金屬鹽水溶液的濃度不滿足規(guī)定濃度的例子)除偏鎢酸水溶液的濃度為1.94摩爾/升之外，與實(shí)施例2相同地制作催化劑。
(比較例2:不進(jìn)行第二次的金屬鹽浸漬的例子)進(jìn)行實(shí)施例1的(1) ~ (5)的操作之后，不進(jìn)行(6)的操作就進(jìn)行(7 )的操作，由此制作催化劑。鹽浸漬之后，不進(jìn)行干燥工序的例子)
進(jìn)行實(shí)施例1的(1) ~ (4)的操作之后，將結(jié)構(gòu)體從金屬鹽水溶液中取出，于室溫下放置一夜，然后進(jìn)行實(shí)施例1的(6)及(7)的操作，由此制作催化劑。
將由實(shí)施例1 ~ 5及比較例1 ~ 3制作的催化劑設(shè)置在含粉塵的排氣氣體處理裝置中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較各催化劑由粉塵引起的磨損深度。
使暴露于含有粉塵的氣體的時(shí)間為相當(dāng)于實(shí)際使用排氣氣體處理裝置時(shí)的2000小時(shí)的時(shí)間。使用的含有粉塵的氣體的粉塵含量為0.7g/L。另外，將實(shí)驗(yàn)操作中的排氣氣體處理裝置中的溫度設(shè)為室溫，
將排氣氣體的風(fēng)量設(shè)為25升/分鐘 所得結(jié)果示于下述表1。 [表1 ]
端面的磨損深度(mm)
實(shí)施例1幾乎沒有
實(shí)施例2幾乎沒有
實(shí)施例3幾乎沒有
實(shí)施例40.5mm以下
實(shí)施例5約lmm
比專交例11 mm以上
比專交例2lmm以上
比車交例3lmm以上
如表1所示，本發(fā)明的實(shí)施例1~5的催化劑中，確認(rèn)在催化劑端面的表面上幾乎沒有由粉塵引起的磨損，或者為lmm左右。在偏釩酸銨水溶液的濃度為1.94摩爾/升的比較例1中，確認(rèn)有l(wèi)mm以上的磨損，比較例2及3中也確認(rèn)有l(wèi)mm以上的磨損。由此，可以確認(rèn)通過本發(fā)明的方法可以得到磨損強(qiáng)度提高的催化劑。另外，還可以確認(rèn)必須使浸漬液的濃度為2.7摩爾/升以上。
權(quán)利要求
1、一種催化劑的制備方法，其特征在于，對(duì)載帶催化劑成分的載體結(jié)構(gòu)體的端面部分，依次進(jìn)行下述工序，(i)浸漬于按金屬的摩爾數(shù)為2.7～3.88摩爾/升的金屬鹽水溶液中的工序，(ii)使其干燥的工序，(iii)再次浸漬于按金屬的摩爾數(shù)為2.7～3.88摩爾/升的金屬種類與前述金屬鹽水溶液相同的金屬鹽水溶液中的工序，以及(iv)進(jìn)行燒成處理，使催化劑端面固化的工序。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述金屬鹽為偏鴒酸銨。
3、 一種催化劑，所述催化劑是通過權(quán)利要求1或2所述的方法 制備的。
全文摘要
本發(fā)明的催化劑制備方法的特征在于，對(duì)載帶催化劑成分的載體結(jié)構(gòu)體的端面部分，依次進(jìn)行下述工序(i)將其浸漬于按金屬的摩爾數(shù)為2.7～3.88摩爾/升的金屬鹽水溶液中的工序，(ii)使其干燥的工序，(iii)再次將其浸漬于按金屬的摩爾數(shù)為2.7～3.88摩爾/升的金屬種類與上述金屬鹽水溶液相同的金屬鹽水溶液中的工序，以及(iv)進(jìn)行燒成處理，使催化劑端面固化的工序。
文檔編號(hào)B01J35/04GK101516509SQ200780034929
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者岡本英丈, 日數(shù)谷進(jìn), 清水岳弘, 矢野和宏, 秋山正樹 申請(qǐng)人:日立造船株式會(huì)社