專利名稱：高溫選擇性催化還原NOx催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用溶膠-凝膠法制備的基于 WO3-TiO2系統(tǒng)的高溫選擇性催化還原NOx催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐，以氨氣(NH3)作為還原劑的選擇催化還原 (SelectiveCatalytic Reduction-SCR)氮氧化物(NOx)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，工業(yè)應(yīng)用的 SCR催化劑主要為V205-W03/Ti02系統(tǒng)催化劑，此類催化劑的操作溫度范圍大致300-400°C之 間。然而，當(dāng)廢氣的排放溫度超過(guò)500°C時(shí)，釩系催化劑顯著的增強(qiáng)了 NH3的直接氧化，導(dǎo)致 了 NOx的去除率顯著的降低。相比于傳統(tǒng)的V205-W03/Ti02系統(tǒng)催化劑，WO3-TiO2系統(tǒng)催化 劑在高溫狀態(tài)下具有更好的催化活性和高溫穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以WO3為活性組分，TiO2為載體的高溫選擇性催化還原 NOx催化劑及其制備方法，以有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的在高溫狀況下催化劑脫硝率低，使用 壽命較短的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述高溫選擇性催化還原NOx催化劑，其特征在于是以 WO3為活性組分、TiO2為載體，其活性組分WO3占整體催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10 30%。上述催化劑的制備方法依次包括下述步驟(1)將無(wú)水乙醇、鈦酸丁酯和冰醋酸按體積比2 1 1混合均勻，得到溶液AJf 仲鎢酸銨溶解于質(zhì)量濃度為5%的草酸溶液，得到B溶液，溶液B中仲鎢酸銨的質(zhì)量是草酸 質(zhì)量的1. 6倍；(2)將一定量的B溶液緩慢滴加到A溶液中，其中仲鎢酸銨與鈦酸丁酯的質(zhì)量比為 0.029 1 0.11 1，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化40 60小時(shí)后，置于烘箱中 于50 60°C溫度條件下干燥16 30小時(shí)，得到干凝膠；用研缽將干凝膠研磨30 50分 鐘后將其置于馬弗爐中于550 650°C溫度條件下煅燒3 6小時(shí)，從而得到以WO3為活性 組分的WO3-TiO2高溫SCR催化劑。本發(fā)明制備的催化劑，不但工藝步驟簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，而且在450°C 550°C活 性溫度窗口中，有較高的脫硝率，使用壽命長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性高。


圖1 不同WO3含量的WO3-TiO2催化劑的XRD譜圖。其中，各譜線對(duì)應(yīng)的WO3 含量的含量為 a =IOwt. % WO3-TiO2, b :15wt. % WO3-TiO2, c :20wt. % WO3-TiO2, d :25wt. % WO3-TiO2, e :30wt. % WO3-TiO20圖2 不同WO3含量的WO3-TiO2催化劑的催化活性譜圖。其中，各曲線對(duì)應(yīng)的WO3 含量的含量為 a =IOwt. % WO3-TiO2, b :15wt. % WO3-TiO2,
3c :20wt. % WO3-TiO2, d :25wt. % WO3-TiO2, e :30wt. % WO3-TiO20
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1 采用溶膠-凝膠法，將16ml無(wú)水乙醇、8ml鈦酸丁酯和8ml冰醋酸經(jīng)攪拌混合均 勻得到溶液A ；將0. 229g仲鎢酸銨溶于2. 7ml、5%的草酸溶液得到溶液B ；再將B溶液緩慢 的滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化48小時(shí)，置于烘箱中60°C干燥24 小時(shí)，得到干凝膠。用研缽將干凝膠研磨40分鐘，將其置于馬弗爐中60(TC煅燒4小時(shí)，得 到WO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的WO3-TiO2高溫SCR催化劑樣品2. 08g。應(yīng)用處理，將400mg催化劑樣品裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，控制其流速為 200ml/min。氣體組成:500ppm的NO(其中含約5%體積的NO2)，500ppm的NH3, O2占模擬 煙氣的體積比為5%，水汽占模擬煙氣體積比為5%，其余為平衡氣體N2。反應(yīng)溫度450 550°C的條件下，NO脫除率約為80%。實(shí)施例2:采用溶膠-凝膠法，將16ml無(wú)水乙醇、8ml鈦酸丁酯和8ml冰醋酸經(jīng)攪拌混合均勻 得到溶液A ；將0. 364g仲鎢酸銨溶于4. 56ml 5%的草酸溶液得到溶液B ；再將B溶液緩慢 的滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化48小時(shí)，置于烘箱中60°C干燥24 小時(shí)，得到干凝膠。用研缽將干凝膠研磨40分鐘，將其置于馬弗爐中60(TC煅燒4小時(shí)，得 到WO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的WO3-TiO2高溫SCR催化劑樣品2. 21g。應(yīng)用處理，將400mg催化劑樣品裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，控制其流速為 200ml/min。氣體組成:500ppm的NO(其中含約5%體積的NO2)，500ppm的NH3, O2占模擬 煙氣的體積比為5%，水汽占模擬煙氣體積比為5%，其余為平衡氣體N2。反應(yīng)溫度450 550°C的條件下，NO脫除率約為80%。實(shí)施例3 采用溶膠-凝膠法，將16ml無(wú)水乙醇、8ml鈦酸丁酯和8ml冰醋酸經(jīng)攪拌混合均 勻得到溶液A ；將0. 512g仲鎢酸銨溶于6. 4ml、5%的草酸溶液得到溶液B ；再將B溶液緩慢 的滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化48小時(shí)，置于烘箱中60°C干燥24 小時(shí)，得到干凝膠。用研缽將干凝膠研磨40分鐘，將其置于馬弗爐中60(TC煅燒4小時(shí)，得 到WO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的WO3-TiO2高溫SCR催化劑樣品2. 35g。應(yīng)用處理，將400mg催化劑樣品裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，控制其流速為 200ml/min。氣體組成:500ppm的NO(其中含約5%體積的NO2)，500ppm的NH3, O2占模擬 煙氣的體積比為5%，水汽占模擬煙氣體積比為5%，其余為平衡氣體N2。反應(yīng)溫度450 550°C的條件下，NO脫除率約為85%。實(shí)施例4采用溶膠-凝膠法，將16ml無(wú)水乙醇、8ml鈦酸丁酯和8ml冰醋酸經(jīng)攪拌混合均勻 得到溶液A ；將0. 684g仲鎢酸銨溶于8. 55ml 5%的草酸溶液得到溶液B ；再將B溶液緩慢 的滴加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化48小時(shí)，置于烘箱中60°C干燥24 小時(shí)，得到干凝膠。用研缽將干凝膠研磨40分鐘，將其置于馬弗爐中60(TC煅燒4小時(shí)，得到WO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的WO3-TiO2高溫SCR催化劑樣品2. 51g。應(yīng)用處理，將400mg催化劑樣品裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，控制其流速為 200ml/min。氣體組成:500ppm的NO(其中含約5%體積的NO2)，500ppm的NH3, O2占模擬 煙氣的體積比為5%，水汽占模擬煙氣體積比為5%，其余為平衡氣體N2。反應(yīng)溫度450 550°C的條件下，NO脫除率約為93%。實(shí)施例5采用溶膠-凝膠法，將16ml無(wú)水乙醇、8ml鈦酸丁酯和8ml冰醋酸經(jīng)攪拌混合均勻 得到溶液A ；將0. 88g仲鎢酸銨溶于1 Iml 5%的草酸溶液得到溶液B ；再將B溶液緩慢的滴 加到A溶液中，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化48小時(shí)，置于烘箱中60°C干燥24小 時(shí)，得到干凝膠。用研缽將干凝膠研磨40分鐘，將其置于馬弗爐中60(TC煅燒4小時(shí)，得到 WO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的WO3-TiO2高溫SCR催化劑樣品2. 69g。應(yīng)用處理，將400mg催化劑樣品裝入催化反應(yīng)器中，通入模擬煙氣，控制其流速為 200ml/min。氣體組成:500ppm的NO(其中含約5%體積的NO2)，500ppm的NH3, O2占模擬 煙氣的體積比為5%，水汽占模擬煙氣體積比為5%，其余為平衡氣體N2。反應(yīng)溫度450 550°C的條件下，NO脫除率約為85%。
權(quán)利要求
1.一種高溫選擇性催化還原NOx催化劑，其特征在于是以WO3為活性組分、TiO2為載 體，其活性組分WO3占整體催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10 30%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高溫選擇性催化還原NOx催化劑的制備方法，其步驟如下(1)將無(wú)水乙醇、鈦酸丁酯和冰醋酸按體積比2 1 1混合均勻，得到溶液A ；將仲鎢 酸銨溶解于質(zhì)量濃度為5%的草酸溶液，得到B溶液，溶液B中仲鎢酸銨的質(zhì)量是草酸質(zhì)量 的1. 6倍；(2)將一定量的B溶液緩慢滴加到A溶液中，其中仲鎢酸銨與鈦酸丁酯的質(zhì)量比為 0.029 1 0.11 1，不斷攪拌，形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化40 60小時(shí)后，置于烘箱中 于50 60°C溫度條件下干燥16 30小時(shí)，得到干凝膠；用研缽將干凝膠研磨30 50分 鐘后將其置于馬弗爐中于550 650°C溫度條件下煅燒3 6小時(shí)，從而得到以WO3為活性 組分的WO3-TiO2高溫選擇性催化還原NOx催化劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用溶膠-凝膠法制備的基于WO3-TiO2系統(tǒng)的高溫選擇性催化還原NOx催化劑及其制備方法。其是將無(wú)水乙醇、鈦酸丁酯和冰醋酸按體積比2∶1∶1混合均勻，得到溶液A；將仲鎢酸銨溶解于質(zhì)量濃度為5％的草酸溶液，得到B溶液；將一定量的B溶液緩慢滴加到A溶液中，不斷攪拌形成均勻穩(wěn)定的溶膠，陳化、干燥后得到干凝膠；用研缽將干凝膠研磨后將其置于馬弗爐中煅燒，從而得到以WO3為活性組分的WO3-TiO2高溫選擇性催化還原NOx催化劑。本發(fā)明制備的催化劑，不但工藝步驟簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，而且在450℃～550℃活性溫度窗口中，有較高的脫硝率，使用壽命長(zhǎng)，熱穩(wěn)定性高。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102000561SQ20101059210
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者張賀, 彭悅, 韓建, 韓煒 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)