[发明专利]一种高强度船用SCR催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高强度船用SCR催化剂及其制备方法和应用，以V₂O₅‑TiO₂掺杂柱撑黏土为催化载体，以Ce为活性物质，通过将负载Ce的V₂O₅‑TiO₂掺杂柱撑黏土与堇青石陶瓷载体结合制备得到。本发明以蜂窝状堇青石陶瓷为载体，使催化剂成品具有极高的机械强度，可更好地应对船舶颠簸晃动的行驶条件；V‑Ti‑PILC催化基体具有高活性、高比表面积且整体脱硝性能优良；针对船舶尾气特点，选用活性高、温度范围广的活性改性物质Ce，利用Ce的宽温度活性范围和V‑Ti‑PILC基体中V的基础活性，兼顾Ce的电子转移能力和Ce、V的中温段脱硝能力，使催化剂在250‑450℃内都有极高的脱硝效率，使用寿命延长。

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种高强度船用SCR催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的高速发展，贸易全球化进程不断推进，运输业得到迅猛发展的同时，船舶的使用量急剧增加，船舶尾气对大气环境的污染日益严重。船舶尾气的主要污染物为氮氧化物NOx，选择性催化还原技术被认为是目前最有效的NOx消除方法。SCR脱硝工艺因可处理船舶尾气中高达95％的NOx被广泛应用于陆地设施的烟气脱硝和部分沿岸中高速船舶的尾气脱硝领域。但是，由于船舶内燃机出力特性的原因，NOx、烟气温度等工况条件变化剧烈，存在催化剂久用后失活的问题，因此，如何解决催化剂失活问题成为该技术上突破的关键。除此之外，由于船舶脱硝系统运行环境的特殊性，船舶颠簸晃动频繁，目前现有的催化剂容易在行驶过程中出现破损等情况。因此，提升催化剂宽温度窗口脱硝稳定性并提高催化剂机械强度是船用SCR催化剂的重要发展方向。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种高强度船用SCR催化剂及其制备方法和应用。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种高强度船用SCR催化剂，以V₂O₅-TiO₂掺杂柱撑黏土为催化载体，以负载在V₂O₅-TiO₂掺杂柱撑黏土上的Ce为活性物质，通过将负载Ce的V₂O₅-TiO₂掺杂柱撑黏土与堇青石陶瓷载体结合制备得到。

进一步的，所述高强度船用SCR催化剂的化学式为a％CeO₂/V-Ti-PILC，其中，a代表Ce占催化剂的质量百分数，a＝3-15。

本发明公开了一种高强度船用SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、V₂O₅-TiO₂掺杂柱撑黏土的合成：

1)制备黏土悬浮液；

2)制备钛溶胶交联剂；

3)将黏土悬浮液与钛溶胶交联剂进行交联反应，随后加入硫酸氧钒，搅拌、离心，去上清液，洗涤离心后的固体产物，直到洗涤后滤液中无Cl^-离子析出，将固体产物干燥，高温煅烧，将煅烧后的产物研磨成粉末状，最终制得所需V₂O₅-TiO₂掺杂柱撑黏土；

步骤二、活性物质的负载与CeO₂/V-Ti-PILC催化剂的制备

将硝酸铈溶液与V₂O₅-TiO₂掺杂柱撑黏土混匀，形成悬浮液，随后干燥、煅烧，得到所需CeO₂/V-Ti-PILC催化剂；

步骤三、堇青石陶瓷载体的涂覆