[发明专利]一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂及其制备方法

说明书

一种五氧化二钒‑三氧化钨‑二氧化钛纤维纸催化剂，由V₂O₅、WO₃、TiO₂、玻璃纤维、SiO₂、淀粉和粘土组成，其制备方法是：以纳米二氧化钛为载体，以V₂O₅为主催化剂、WO₃为助催化剂、玻璃纤维为强化剂，硅溶胶、淀粉、粘土为粘结剂，采用制浆、抄纸、干燥、煅烧的工艺制备。本发明的优点是：该制备方法工艺简单，通过将活性物质、载体、玻璃纤维和粘结剂直接混合形成浆液，克服传统的浸渍或者挤压成型工艺，采用造纸工艺，制备V₂O₅‑WO₃‑TiO₂纤维纸催化剂，极大地提高了催化剂的比表面积，从而提高了催化剂活性物质在基体表面的分散性和活性，使催化剂的利用率得到较大提高。

技术领域

本发明涉及氮氧化物还原催化剂的制备，特别是一种五氧化二钒-三氧化钨-二氧化钛纤维纸催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物是造成酸雨、酸雾、光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏等诸多环境问题的主要污染物之一，近30年来受到极大关注，并相应产生诸多控制技术。柴油机尾气中也含有大量的氮氧化物，研究表明其贡献高达人为氮氧化物排放量的10％，且近年来对柴油机氮氧化物排放的控制标准日益严格。

尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统是降低重型柴油机氮氧化物最有效的技术措施之一，该方法具有效率高、选择性好和经济性等优点。随着排放法规的日益严格和尿素SCR技术的发展，该技术在欧洲等发达国家和地区得到广泛的应用。

柴油机脱硝催化剂主要有三种类型：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及沸石类催化剂。贵金属催化剂虽起步较早，但由于选择性和高温稳定性较差限制了它的广泛应用。沸石类催化剂在欧美有广泛的应用，但其抗硫性、水热稳定性差。金属氧化物催化剂中钒基催化剂负载于二氧化钛已经使用多年，而且由于其较高的脱硝活性、抗硫性，仍然是最好的商业催化剂。研究表明，在一些新兴市场国家，柴油机中的硫含量可能达到2000ppm，商业钒系SCR催化剂用于柴油机尾气脱硝有很好的应用前景。我国柴油就存在硫含量普遍高的现象，我国除北京、上海、广州以外的大部分地区柴油中硫含量都超过50ppm，有的甚至高达350-2000ppm。因此抗硫性是选择催化还原催化剂必须考虑的问题。

目前，在实验室条件下大部分的脱硝催化剂为粉末状，然而这种催化剂由于压降较大不适合于工业应用，因此整体式催化剂成为实际应用中最为普遍的形式。挤压式催化剂是目前认为最有效的技术，该方法是按照催化剂成分制浆，挤压成一定形状然后干燥煅烧，但由于处于中心的催化剂未直接和烟气接触，并没有完全被利用。而且该工艺需要大量的催化剂粉末，造价较高，同时该方法制备过程较为复杂。因此开发一种具有成本较低且制备方法简单的催化剂势在必行。V₂O₅-WO₃-TiO₂纤维纸催化剂是一种较好的选择，它是将活性成分制备成为薄状的纸质状态，便于后续制备各类形态，极大地降低了催化剂粉末用量从而降低催化剂成本。

V₂O₅-WO₃-TiO₂纤维纸催化剂的制备包括两个或三个步骤。首先是将纳米二氧化钛粉末、玻璃纤维、偏钒酸铵、硅溶胶、淀粉、粘土和水等，按照一定比例进行混合、搅拌制浆，然后在抄纸机上抄片，使用干燥滚筒进行干燥，得到需要的纤维纸催化剂。纤维纸催化剂再经过高温煅烧硬化处理，得到需要的催化剂。采用该制备方法最大的优势是制备方法简单。此外反应物扩散到催化活性物质表面距离短，催化剂可充分利用。本发明提出了通过纤维纸V₂O₅-WO₃-TiO₂催化剂，可提高催化剂，可实现烟气尾气的高效率脱硝。

发明内容