[发明专利]一种Si掺杂TiO2催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于大气污染治理技术和环保催化材料领域，具体涉及一种以Si掺杂的TiO₂为载体，V₂O₅为活性组分的中低温SCR催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，NO_X主要来自于燃煤电厂的废气排放，已成为仅次于可吸入颗粒物和二氧化硫的重要大气污染物。因此，NO_X 的减排技术受到了各国的重点关注，我国的电力行业也针对这一问题制定了行业发展规划，同时也成为“十二五”期间电力环保的重中之重。

NO_X的控制主要是采取燃烧后处理方式，目前电厂通常采用以NH₃为还原剂的选择性催化还原工艺（SCR），又由于钒具有一定的抗SO₂性，所以目前应用的催化剂主要是V₂O₅/TiO₂系列。但使用该类催化剂还是存在一定不足：第一，V₂O₅/TiO₂催化剂的操作温度一般选择为350℃左右，活性窗口也比较窄；第二，该催化剂的核心技术被国外垄断，国内的技术还不成熟；第三，该类催化剂的水热稳定性差。

针对以上问题，目前研究者开发了少量的低温SCR催化剂，多为加入助催化剂或者使用共载体，如中国专利CN 102114424 A，或者采用复合氧化物作载体，如中国专利CN 101879452 A，最终使得催化剂在低温条件（〈200℃）下具有比较好的脱硝效率。但是这些催化剂基本上都不具备一个较好的抗SO₂性和抗水性。

针对目前的这种情况，发明出一种既能够使得催化剂的活性温度向低温移动，又能具备较好的抗SO₂、抗H₂O性能的催化剂是非常必要的。目前，Si掺杂载体TiO₂应用在光催化领域，不仅仅是因为它能提高反应活性，而且能够增大催化剂的比表面积和表面的的酸性位。授权公告号为CN 2010102601914.3的国家发明专利公开了一种用于锅炉中低温烟气的SCR脱硝的催化剂及其制备方法，选择SiO₂与TiO₂为共载体，负载不同的活性组分，该专利中载体最佳配比为80wt%-95wt%SiO₂和5wt%-20wt%TiO₂ ，目前，还没有专利表明将少量的Si掺杂TiO₂晶格中去，测试它的SCR活性。      

发明内容

本发明的目的针对现有的脱硝催化剂的不足，提供一种既能够使催化剂的活性温度向低温移动，并能具备较好的抗SO₂性、抗H₂O性的催化剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种以Si掺杂的TiO₂为载体、V₂O₅为活性组分的中低温SCR催化剂。催化剂中部分Ti被Si取代，其中，催化剂中Si与Ti的摩尔比为0～1，钒的质量分数为0.5～2.0。所述的催化剂按以下工艺步骤制备：

步骤1：采用溶胶-凝胶法制备Si掺杂TiO₂载体；

步骤2:  采用浸渍法制备Si掺杂V₂O₅/TiO₂催化剂。

步骤1中所述的Si掺杂TiO₂载体的制备具体包括：a,将钛酸四丁酯、乙酰丙酮与乙醇按次序加入容器中；b,向上述溶液中加入Si的前驱体硅酸乙酯，搅拌；c,水浴后干燥，再煅烧。

步骤2中所述的Si掺杂V₂O₅/TiO₂催化剂的制备具体包括：a,将用H₂O溶解的偏钒酸铵溶液调节PH值，再放入载体；b,水浴后干燥，再煅烧。

其中，步骤1中的a工序所述的钛酸四丁酯与乙酰丙酮的摩尔比为1:1～2:1；所述的乙醇与钛酸四丁酯的体积比为2:1～4:1；b工序中所述的搅拌时间为2～4h，硅酸乙酯与钛酸四丁酯的摩尔比为0:1～1:1；c工序中所述的水浴温度为60～80℃，水浴时间为4～6h，所述的干燥温度为100～180℃，干燥时间为4～6h，所述的煅烧温度为350～650℃，煅烧时间为2～5h。