[发明专利]一种新型钕改性SCR脱硝催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明属于脱硝催化剂技术领域，具体涉及一种应用于SCR脱硝的新型钕改性钒钛催化剂的制备；具体步骤为：（1）采用溶胶‑凝胶法来制备载体，通过改变掺杂源和掺杂量来获得不同的改性TiO₂载体；先通过活性检测装置评价含不同掺杂比的改性催化剂的脱硝活性，找出掺杂体系中掺杂原子与Ti原子的最佳配比；（2）通过浸渍法来制备氧化钒负载型催化剂，为使活性组分钒氧化物在载体表面分散均匀，以偏钒酸铵为前驱体，将其溶于适量去离子水中，按比例投入一定量的载体，经搅拌、干燥、煅烧后得到改性催化剂，然后使用活性测试装置检测改改性催化剂的脱硝效率，结果显示该改性拓宽了传统钒钛催化剂的反应温度窗口，提高了其催化效率。

技术领域

本发明属于脱硝催化剂技术领域，具体涉及一种应用于SCR脱硝的新型钕改性钒钛催化剂及其性能研究。

背景技术

近年来，随着世界各国现代工业化进程的快速发展，大气污染已成为一个日益严重的全球性问题，NO_X是主要的污染物之一，比如酸雨以及光化学污染等，对环境有很大的危害。国家排放要求越来越严格。因此，NO_X的排放控制技术受到广泛关注，而在众多的脱硝技术中，选择性催化还原(SCR)法脱硝比较高效，技术也较为成熟。在SCR系统中，催化剂的地位是举足轻重的，其催化性能直接影响到SCR系统的脱硝效果。因此，研究开发高效的催化剂则成为SCR技术领域的核心工作。

目前，我国使用的脱硝催化剂主要是以钒钛基和WO₃或MoO₃的混合物，虽然钒基催化剂的脱硝活性以及抵抗二氧化硫的能力很高，但是它必须在很高的温度(300-400℃)下才有活性。因而在火电厂应用采用高含尘布置方式，即布置在锅炉省煤器之后、空预器之前。在这个位置上虽然催化剂有较高的活性和抗硫抗水性能，但所处的烟气环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、重金属浓度较高等，使得催化剂处于易磨损、易堵塞、易中毒的条件下，使得催化剂需要频繁的日常维护(如吹灰清洁)，并大大缩短了使用寿命增大了运行成本。如果将催化剂的工作环境向烟气下游推移至除尘器之后、脱硫装置之前，采用低含尘布置方式。这时烟气中的粉尘、重金属及其中所包含的容易使催化剂中毒的物质大部分被除尘器去除，减少了催化剂磨损、堵塞以及中毒失活的危险，增加催化剂的使用寿命，减少催化剂的更换周期，降低脱硝系统的运行成本，但在低含尘布置方式下，烟气温度下降了很多，在150-200℃之间，这对催化剂的低温活性提出了挑战。

虽然钒钛催化剂工业应用很广泛，脱硝效果也比较好，但是依然存在反应温度高，温度窗口窄，抗硫性差以及稳定性较差等诸多问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种一种新型钕改性SCR脱硝催化剂，具体步骤如下：

(1)改性Nd-TiO₂载体的制备

称取两份钛酸四正丁酯倒入坩埚中，加入乙酰丙酮，再加入无水乙醇和硝酸钕，利用磁力搅拌机搅拌，用HNO₃调节pH值，得到黄色溶胶，放入水浴锅中凝胶，此时溶胶变为褐色凝胶，置于干燥箱中干燥；然后放入的马弗炉中煅烧，得固体物质，研磨后得到粉末状的改性Nd-TiO₂载体；

(2)SCR脱硝催化剂的制备

将偏钒酸铵溶于去离子水中，然后加入步骤(1)的Nd-TiO₂载体，置于水浴锅中水浴，然后进行干燥，干燥后放入马弗炉中煅烧，得到钕改性SCR脱硝催化剂。

优选的，步骤(1)所述钛酸四正丁酯、乙酰丙酮、无水乙醇溶液和硝酸钕的用量比为21.8mL：1mL：80mL：0.0784g～0.2352g；所述硝酸钕与钛酸四正丁酯的质量比为0.5～1.5:100。

优选的，步骤(1)所述搅拌的时间为1h。

优选的，步骤(1)所述pH值调至2.5。