燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃油汽車/輪船尾氣凈化器SCR脫銷催化劑的載體涂層材料領(lǐng)域，具 體地，涉及一種燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代工業(yè)越來越發(fā)達的今天，人們更加需要一個空氣清新的環(huán)境，而PM2. 5是 影響空氣環(huán)境質(zhì)量的重要因素，燃煤電廠/燃燒重油的大型鍋爐，燃油汽車輪船特別是柴 油機汽車輪船的尾氣排放等，都是形成PM2. 5的來源；而隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車 保有量的增加，汽車尾氣的處理技術(shù)也日益引起人們的關(guān)注；燃油汽車輪船特別是柴油機 汽車輪船尾氣中的氮氧化物（NOx)是治理中的主要成分，選擇性催化還原（SCR)脫硝技術(shù) 因其高效、可靠脫硝性能不僅被廣泛應(yīng)用于燃煤電廠的脫硝系統(tǒng)，也同樣被應(yīng)用于汽車/ 輪船等柴油機尾氣的脫銷技術(shù)中。
[0003] SCR(選擇性催化還原）煙氣脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，通過氨、尿素等還 原劑，將煙氣中有害的氮氧化物選擇性催化還原成潔凈無害的氮氣和水，實現(xiàn)達標排放， 脫硝催化劑是實施這項技術(shù)的關(guān)鍵和核心部分。典型商業(yè)SCR催化劑以Ti02為載體，以 V205-W03 (M〇03)等貴金屬氧化物為活性組分。目前，車/船用SCR催化劑大多選用金屬和 蜂窩陶瓷為載體，以鈦鎢釩或鈦鎢鉬釩金屬氧化物為涂層材料和活性物質(zhì)制備而成。但由 于車/船用SCR催化劑需要滿足高溫下的耐老化和高強度、低硫、高比表面積等特殊要求， 目前大多選用的是全進口的載體和涂層材料，應(yīng)用成本較高；因此，研究適合于燃油汽車/ 輪船尾氣處理的高效、耐高溫老化和高強度的SCR脫銷催化劑載體及其涂層材料并實現(xiàn)國 產(chǎn)化有著很大的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗老化性能好、強度高、韌性好的燃油汽 車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉。
[0005] 此外，本發(fā)明還提供上述燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉的制備方 法。
[0006] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦 鎢硅復(fù)合粉，包括以下重量百分比的組分：二氧化鈦84. 0%~90. 0%，三氧化鎢7. 0%~ 9. 0%，二氧化硅 L 0%~3. 0%，硫酸根 0? 5%~3. 0%，水 0? 5%~2. 0%。
[0007] -種燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉，由以下重量百分比的組分組 成：二氧化鈦84. 0 %~90. 0 %，三氧化鎢7. 0 %~9. 0 %，二氧化硅I. 0 %~3. 0 %，硫酸根 0? 5%~3. 0%，水 0? 5%~2. 0%〇
[0008] 優(yōu)選的，所述燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉，各組分的重量百分比 為：二氧化鈦85. 0 %~90. 0 %，三氧化鎢7. 0 %~8. 0 %，二氧化硅2. 0 %~3. 0 %，硫酸根 0? 5%~3. 0%，水 0? 5%~2. 0%〇
[0009] 其中，二氧化鈦因其具有較強的粘附力、無毒、熱穩(wěn)定性好的特點用作SCR催化劑 的載體材料。
[0010] 其中，三氧化鎢為貴金屬鎢的氧化物，能夠有效的提高SCR催化劑的活性。
[0011] 其中，二氧化硅能夠提高SCR催化劑的抗老化性能、增加SCR催化劑的強度和韌 性。
[0012] 其中，硫酸根為制備二氧化鈦的過程中附著在二氧化鈦上的組分。
[0013] 在現(xiàn)有的SCR催化劑中，主要包括二氧化鈦-三氧化鎢復(fù)合粉、二氧化鈦-二氧化 鋯復(fù)合粉，二氧化鈦-三氧化鎢-二氧化硅復(fù)合粉，二氧化鈦-三氧化鎢復(fù)合粉由于其強 度、韌性較低，使用受到局限，只能適用于燃煤電廠煙氣脫銷，不適合移動源包括汽車輪船 的尾氣脫銷；二氧化鈦-二氧化鋯復(fù)合粉的活性較低，在使用時需要通過后加入法加入三 氧化鎢等活性物質(zhì)，導(dǎo)致制作成本較高；現(xiàn)有的二氧化鈦-三氧化鎢_二氧化硅復(fù)合粉也由 于各組分的配比、制備工藝的缺陷導(dǎo)致其抗老化性能、機械強度、韌性較低，合理范圍的二 氧化硅的加入能夠提高SCR催化劑的抗老化性、機械強度、韌性，但是二氧化硅加入過多移 動導(dǎo)致SCR催化劑的開裂、脫落，加入過少，抗老化性能、機械強度、韌性較差，同時，三氧化 鎢作為貴金屬氧化物，加入過多會導(dǎo)致成本增加。
[0014] 本申請人經(jīng)過長期的實驗發(fā)現(xiàn)：本發(fā)明所述的燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢 硅復(fù)合粉不僅比表面積高、表面化學(xué)活性高、滿足燃油汽車或船用催化劑的耐高溫老化、韌 性好、加工性能好的需求，而且具有較高的機械強度、耐沖刷強度、本發(fā)明的燃油汽車/輪 船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉強度大，使用壽命長，空隙體積大、催化效率。
[0015] -種燃油汽車/輪船尾氣凈化用的鈦鎢硅復(fù)合粉的制備方法，包括以下步驟：
[0016] a、挑選比表面積大于等于260m2/g的偏鈦酸，將偏鈦酸打漿分散至以二氧化鈦計 的質(zhì)量分數(shù)為10%~20%的漿液；
[0017] b、向步驟a中的漿液中依次加入仲鎢酸銨和白炭黑；
[0018]c、向經(jīng)步驟b處理后所得到的漿液中加入氨水，調(diào)整pH值至7. 5~8. 5 ;
[0019] d、將經(jīng)步驟c處理后得到的漿液過濾脫水，得到塊狀濾餅；
[0020]e、將步驟d過濾脫水后所得到塊狀濾餅機械破碎，破碎后的濾餅在200 °C~350 °C 干燥3小時，烘干后的濾餅在350°C~650°C煅燒4. 5小時；
[0021] f、經(jīng)步驟e煅燒后的濾餅經(jīng)粉碎制得鈦鎢硅復(fù)合粉。
[0022] 偏鈦酸是指硫酸法鈦白生產(chǎn)中中間產(chǎn)物硫酸氧鈦經(jīng)濃縮、水解、水洗和漂白后得 到的含有5%~9% (以質(zhì)量分數(shù)計）硫酸的水和二氧化鈦，仲鎢酸銨、白炭黑均為固體粉 末結(jié)構(gòu)，本發(fā)明通過將仲鎢酸銨、白炭黑以固體粉末的形式加入偏鈦酸打漿分散成的漿液 中，再通入氨水沉淀，與現(xiàn)有制備鈦鎢硅復(fù)合粉方法相比（現(xiàn)有的制備方法主要包括兩種： 其一，首先分別制備二氧化鈦-二氧化硅復(fù)合粉、鎢溶液；再將二氧化鈦-二氧化硅復(fù)合粉 加入鎢溶液中制備；其二，分別制備二氧化鈦-三氧化鎢復(fù)合粉、硅溶膠，再將二氧化鈦-三 氧化鎢復(fù)合粉加入硅溶膠中制備），一方面，本發(fā)明是以仲鎢酸銨、白炭黑固體方式加入含 二氧化鈦的漿液中，添加的固體仲鎢酸銨中三氧化鎢含量較高；所添加的固體白炭黑中二 氧化硅含量較高，而液態(tài)的鎢溶液中三氧化鎢含量較低，液態(tài)的硅溶膠中二氧化硅含量較 低，故直接通過固體的方式引入三氧化鎢、二氧化硅不僅能夠提高生產(chǎn)效率，而且省去了制 備鎢溶液、硅溶膠的步驟，節(jié)約了工藝，進而降低了生產(chǎn)成本，另一方面，本發(fā)明的鈦鎢硅復(fù) 合粉直接采用二氧化硅、三氧化鎢、二氧化鈦三者共沉淀的方式制備，制備工藝簡單，且制 作成本較低。
[0023] 進一步地，所述偏鈦酸的質(zhì)量分數(shù)為26 %~35 %，粒徑為D500. 8~1.5之間； 所述仲鎢酸銨中三氧化鎢的質(zhì)量分數(shù)88~90% ;所述白碳黑中二氧化硅的質(zhì)量分數(shù) 彡 99. 8%〇
[0024] 進一步地，步驟b中仲鎢酸銨和白炭黑的加入量：以仲鎢酸銨中所含三氧化鎢的 重量百分比為成品鈦鎢硅復(fù)合粉的7%~9%，白炭黑中所含二氧化硅的重量百分比為成 品鈦鎢硅復(fù)合粉的1 %~3%計算；加入方式均為固體加入。
[0025] 實驗證明：三氧化鎢的重量百分比占本發(fā)明的成品鈦鎢硅復(fù)合粉的7%~9%，白 炭黑中所含二氧化硅的重量百分比占本發(fā)明的成品鈦鎢硅復(fù)合粉的1%~3%時，本發(fā)明 的鈦鎢硅復(fù)合粉的抗老化性、耐高溫性、機械強度、韌性最佳。
[0026] 進一步地，步驟e中烘干后的濾餅采用分段式煅燒，即在350°C~420°C煅燒1 小時、420°C~560°C煅燒2小時，535°C~680°C煅燒1. 5小時。本發(fā)明采用分段式煅燒， 即煅燒分為多個階段，在較低溫度350°C~420°C階段的煅燒，能夠除去水分和二氧化硫， 在較高溫度420°C~560°C煅燒有利于二氧化鈦、三氧化鎢、二氧化硅的結(jié)合；在更高溫度 535°C~680°C階段煅燒有利于結(jié)合后的二氧化鈦、三氧化鎢、二氧化硅的晶體尺寸的控制 以及晶體的整體分布的均勻性，分段式煅燒既能滿足二氧化鈦、三氧化鎢、二氧化硅的結(jié)合 以及晶體尺寸、晶體的分布、且能夠達到節(jié)約能源的優(yōu)點。
[0027] 進一步地，步驟f?中煅燒后濾餅的粉碎采用剪切式粉碎機粉