[发明专利]活性成分通过3D打印直接成型的SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂，尤其涉及一种活性成分通过3D打印直接成型的SCR催化剂及其制备方法。包括以下质量份的原料：氧化石墨100份；锰盐20～50份；反应性低聚物200～400份；活性稀释剂30～100份；光引发剂5～10份。本发明以石墨烯‑氧化锰复合材料为催化剂的活性成分，具有低温SCR活性窗口，降低水在催化剂表面的吸附，减少硫酸盐在催化剂表面的沉积，提高其抗水抗硫毒化的能力；采用一步3D打印的方法，将催化剂的活性成分直接成型，与传统的蜂窝状SCR催化剂相比，具有更大的比表面积，更加适合的孔道结构，从而可以有效降低烟气阻力、减小压降，提升了催化剂的使用寿命；本发明不含陶瓷载体，有效的提升了催化剂的负载量，使催化剂的脱硝效率得到显著增强。

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其涉及一种活性成分通过3D打印直接成型的SCR催化剂及其制备方法。

背景技术

我国是世界上使用煤炭能源最多的国家，煤的开发利用严重的污染环境并危害人类的健康。由于煤炭的燃烧会大量排放出二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO_x)，从而导致酸雨、光化学烟雾、二次颗粒物污染等一系列环境问题。据统计90％以上的NO_x排放是来自于电厂、水泥厂、钢厂中使用化石燃料的燃烧产生的废气。近年来国家对于NO_x的排放进行了严格的限制，并且制定了相关的法规。因此对排放的NO_x进行处理非常必要。

选择性催化还原(SCR)方法是目前为止处理NO_x最为有效的手段。目前为止，商业化应用的SCR催化剂为V₂O₅-WO₃-TiO₂体系，其活性温度窗口在400℃左右。但是SCR 脱硝系统布置在工业窑炉之后，尾气温度通常只有250℃左右。若将烟气升温则会大大增加运营成本。此外，烟气中的飞灰累积在催化剂的表面造成催化剂堵塞；水蒸气和SO₂会使催化剂中毒造成催化剂失活。中国发明专利CN201610545189.1公开了低温锰基SCR 脱硝催化剂，其低温脱硝性能较好，然而并未对其抗水、硫中毒能力进行评价。中国发明专利CN201611069102.4公开了一种低温钒-钨-钛脱硝催化剂，具有较好的低温活性，然而钒并不是一种环境友好型材料，还需要考虑催化剂失活后处理等一系列问题。

传统的蜂窝式SCR催化剂一般采用陶瓷材料，如堇青石，富铝红柱石，TiO₂等材料做为载体，通过机械加工获得一定的孔道结构，再通过共沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法等将催化剂活性组分负载其上。但是其气流阻力较大，几何比表面积有限，在实际工业应用中损耗较高；同时也对催化剂活性成分失效之后的再生及回收利用造成困难。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种活性成分通过3D打印直接成型的SCR催化剂及其制备方法。本发明具有低温SCR活性窗口、较高的抗硫抗水毒化能力；本发明生产成本低，环境友好。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种活性成分通过3D打印直接成型的SCR催化剂，包括以下质量份的原料：

所述锰盐为乙酸锰、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或几种。

所述反应性低聚物为不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚脂丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨脂丙烯酸酯中的一种或几种。

所述活性稀释剂为丙烯酸-β-羟乙酯、邻苯二甲酸二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸异冰片脂中的一种或者几种。

所述光引发剂为a，a’-二甲基苯偶酰缩酮、a，a’-二乙氧基苯乙酮、2-甲基-1(4甲硫基) 苯基-2-吗啉-1-丙酮、2，4，6-三甲基二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、Omnicat550、Omnicat650 中的一种或几种。