專利名稱：一種以V摻雜的TiO₂為載體的低溫SCR催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣污染治理技術(shù)和環(huán)保催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種以v摻雜的
Ti02為載體的低溫SCR催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來我國NOx污染的范圍和程度已相當(dāng)嚴(yán)重。德國學(xué)者Richter等人于2005 年在Nature上報道中國東部地區(qū)對流層中N02含量，從1996年到2004年增長了近50% ， 1997年的增長率為4%，而2002年增長率達(dá)到了 12%。美國學(xué)者Streets等人報道中國 1995年NOx排放總量為1200萬噸，并預(yù)測若不采取控制措施，到2020年NOx的排放總量將 達(dá)到2660萬噸。因此，消除作為大氣污染主要來源之一的NOx就變得尤為重要。從2004 年7月1日起，我國公布并實施《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對火電廠氮氧化物排放要求 有了大幅度的提高，為了滿足政府制定的NOx排放要求，NOx的消除(DeNOx)技術(shù)一直是科 研工作者重點(diǎn)關(guān)注的對象之一，在眾多的脫硝技術(shù)中，SCR(選擇性催化還原法)技術(shù)脫硝 效率最高，是脫除NOx領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。 大部分SCR催化劑的載體采用Ti02或沸石等多孔結(jié)構(gòu)，也有研究報導(dǎo)使用A1203、 活性碳和活性焦作為SCR催化劑的載體。經(jīng)實際工程檢驗證明這些載體雖然具有很好的適 應(yīng)活性，但是由于組成簡單，對硫和水蒸氣敏感，并且催化劑會被煙氣中的粉塵磨損，影響 使用壽命。因此對現(xiàn)有SCR脫硝催化劑進(jìn)行改進(jìn)以提高其脫硝效率和使用壽命成為迫切需 要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以V摻雜的Ti02為載體的低溫SCR催化劑及其制備方
法，以有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的催化劑脫銷效率較低，使用壽命較短的問題。 為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種以V摻雜的Ti02為載體的低
溫SCR催化劑，其特征在于所述催化劑是以V摻雜的Ti02為載體，負(fù)載MnOx作為催化劑的
活性組分。 上述催化劑中，摻雜元素V的摩爾數(shù)是1102中Ti元素摩爾數(shù)的1 10%，MnOx的 負(fù)載量為10 60%。
上述催化劑的制備方法依次包括下述步驟 步驟1 :將無水乙醇和鈦酸丁酯按體積比1 : 0. 4 1. 2混合均勻，得到溶液A ;再 將C溶液、冰醋酸和無水乙醇按體積比為1 : 0. 3 0. 8 : 3 5混合均勻，得到溶液B， 其中C溶液的成分為溶解一定量偏釩酸銨的濃度為50%的草酸溶液，控制V的摩爾數(shù)是Ti 元素摩爾數(shù)的1 10%。 步驟2:按體積比1 : 0.3 3將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均 勻透明的溶膠，陳化24 72小時后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠。 步驟3 :將活性組分MnOx以乙酸錳的形式引入，其中乙酸錳和V摻雜的Ti02干凝
膠按負(fù)載量10 60%的比例倒入球磨罐，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于100°C
干燥24小時，干燥完成后將其再置于馬弗爐中于300 60(TC煅燒1 3小時，研磨后得到
負(fù)載MnOx的V摻雜Ti02低溫SCR催化劑。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是 1 、工藝步驟操作簡單，生產(chǎn)成本大大降低。 2、制備的低溫SCR催化劑脫硝效率高、活性溫度窗口寬、使用壽命長，具有較大的 比表面積和較高的熱穩(wěn)定性。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨0. 17g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述干 凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完成 后將其再置于馬弗爐中于30(TC煅燒l小時，研磨后得到負(fù)載M(^的V摻雜Ti02低溫SCR催 化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例2 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨0. 17g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 干凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完 成后將其再置于馬弗爐中于30(TC煅燒3小時，研磨后得到負(fù)載MOy的V摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例3 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨0. 17g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述干凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完成 后將其再置于馬弗爐中于50(TC煅燒l小時，研磨后得到負(fù)載M0x的V摻雜Ti02低溫SCR催 化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例4 將30mL無水乙醇和12mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨0. 17g的濃度為50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、無水乙醇30mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于10(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 干凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完 成后將其再置于馬弗爐中于50(TC煅燒3小時，研磨后得到負(fù)載MOy的V摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例5 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨5. lg的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述干 凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完成 后將其再置于馬弗爐中于30(TC煅燒l小時，研磨后得到負(fù)載M(^的V摻雜Ti02低溫SCR催 化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例6 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨5. lg的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 干凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完 成后將其再置于馬弗爐中于30(TC煅燒3小時，研磨后得到負(fù)載MOy的V摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例7 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨5. lg的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將2. 68g乙酸錳和上述干 凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完成 后將其再置于馬弗爐中于50(TC煅燒l小時，研磨后得到負(fù)載M0x的V摻雜Ti02低溫SCR催 化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
實施例8 將30mL無水乙醇和36mL鈦酸丁酯經(jīng)攪拌混合均勻得到溶液A ;再將溶解偏釩酸 銨5. lg的濃度為50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、無水乙醇90mL經(jīng)攪拌混合均勻得到 溶液B ;將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透明的溶膠，陳化24 24小時 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝膠；將16. 08g乙酸錳和上述 干凝膠倒入球磨罐中，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，干燥完 成后將其再置于馬弗爐中于50(TC煅燒3小時，研磨后得到負(fù)載MOy的V摻雜Ti02低溫SCR 催化劑樣品。 將催化劑裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，氣體組成0. 05% (分壓比)左右的 冊(其中含約5%左右的冊2)，0.05% (分壓比)的朋3，02分壓比5%，其余為平衡氣體^， 在空速為12000h—、反應(yīng)溫度150 30(TC的條件下，NO脫除率85 98%。
權(quán)利要求
一種以V摻雜的TiO2為載體的低溫SCR催化劑，其特征在于所述催化劑是以V摻雜的TiO2為載體，負(fù)載MnOX作為催化劑的活性組分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以V摻雜的T叫為載體的低溫SCR催化劑，其特征在于 摻雜元素V的摩爾數(shù)是1102中Ti元素摩爾數(shù)的1 10%，MnOx的負(fù)載量為 10 60%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種以V摻雜的Ti02為載體的低溫SCR催化劑，其特征 在于上述催化劑的制備方法依次包括下述步驟步驟1 :將無水乙醇和鈦酸丁酯按體積比1 : 0. 4 1. 2混合均勻，得到溶液A ;再將C溶液、冰醋酸和無水乙醇按體積比為1 : 0. 3 0. 8 : 3 5混合均勻，得到溶液B，其中C 溶液的成分為溶解一定量偏釩酸銨的濃度為50%的草酸溶液，控制V的摩爾數(shù)是Ti元素摩 爾數(shù)的1 10% ;步驟2:按體積比1 : 0.3 3將B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻透 明的溶膠，陳化24 72小時后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小時，得到V摻雜Ti02的干凝 膠；步驟3 :將活性組分MnOx以乙酸錳的形式引入，其中乙酸錳和V摻雜的Ti(^干凝膠按 負(fù)載量10 60%的比例倒入球磨罐，濕法球磨混合均勻，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥 24小時，干燥完成后將其再置于馬弗爐中于300 60(TC煅燒1 3小時，研磨后得到負(fù)載 MnOx的V摻雜Ti02低溫SCR催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以V摻雜TiO2為載體的低溫SCR催化劑及其制備方法，特征在于所述催化劑以V摻雜的TiO2為載體，負(fù)載MnOX為催化劑活性組分，其中摻雜元素V的摩爾數(shù)是TiO2中Ti元素摩爾數(shù)的1～10％，MnOX的負(fù)載量為10～60％。所述催化劑的制備過程包括用溶膠-凝膠法制備V摻雜的TiO2凝膠后采用濕法球磨負(fù)載MnOX活性組分，經(jīng)干燥、煅燒、研磨，即可獲得低溫SCR脫硝催化劑。本發(fā)明通過對TiO2載體進(jìn)行V摻雜及制備條件的優(yōu)化，提高了催化劑的脫硝效率，擴(kuò)寬了催化活性溫度窗口。
文檔編號B01J37/00GK101767003SQ20091021951
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者何選盟, 劉輝, 朱振峰, 李軍奇, 錢強(qiáng)文, 馬建中 申請人:陜西科技大學(xué)