[发明专利]三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用，制备方法为：制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，将二氧化钛载体与活性组分铈、锰的前驱体按照一定摩尔比例加入到去离子水中，常温下搅拌至完全溶解，得混合溶液；将所述混合液置于油浴锅中100℃～120℃下加热并搅拌，缓慢蒸发多余的水溶液，得半干燥的混合物；将所述半干燥的混合物经烘干、煅烧、研磨过筛后即得三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂。制备所得的催化剂具有起活温度低、低温活性高、活性温度窗口宽等优点。可用于钢铁、有色、化工、水泥等非电行业烟气中NOsubgt;x/subgt;的净化处理。

技术领域

本发明涉及氨气选择性催化还原催化剂技术领域，尤其是一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用。

背景技术

氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)技术具有脱硝效率高，工艺简单等优点，是解决NO_x排放最有效的技术手段之一。催化剂是NH₃-SCR技术的核心。传统的V-W-Ti催化剂，可在350℃～400℃达到较好的脱硝效果。但与火电行业不同，非电行业烟气出口温度较低，通常200℃，且烟气中含有大量水汽(15vol％)，因此，电力行业传统的V基催化剂难以直接应用于非电行业。综上，目前现有的催化剂存在以下缺点：低温下脱硝活性差；催化剂性能易受烟气中的水分影响，导致中毒失活。因此，研发低温高效、具有抗水性能的NH₃-SCR催化剂是控制非电行业NO_x超低排放的关键。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用，解决了现有催化剂低温活性差、抗水性能弱的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本申请第一方面提供一种三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂的制备方法，包括以下步骤：

制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，将二氧化钛载体与活性组分铈、锰的前驱体按照一定摩尔比加入到去离子水中，常温下搅拌至完全溶解，得混合溶液；

将所述混合液置于油浴锅中100℃～120℃下加热并搅拌，缓慢蒸发多余的水溶液，得半干燥的混合物；

将所述半干燥的混合物经烘干、煅烧、研磨过筛后即得三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂。

进一步技术方案为：

所述制备具有三维有序大孔结构的二氧化钛载体，包括以下步骤：

将钛酸四丁酯溶液在搅拌下加入到无水乙醇中，得到混合溶液A；

将一定量的水与无水乙醇混合，在搅拌下缓慢滴加硝酸溶液，调节pH至2～3，得到混合溶液B；

向混合溶液A中缓慢滴加混合溶液B，搅拌直至溶液A澄清透明，得到混合溶液C；

向混合溶液C中加入聚甲基丙烯酸甲酯微球模板，浸渍后抽滤，重复多次，得到混合物；

将所述混合物干燥、煅烧并研磨即制得三维有序大孔二氧化钛载体。

所述聚甲基丙烯酸甲酯微球模板通过甲基丙烯酸甲酯聚合而成，粒径范围为260nm～320nm。

所述干燥是在105℃～120℃下干燥10～15h，所述煅烧的程序为：空气氛围下，先从常温升温至300℃，保温2h，随后在500℃～600℃煅烧5h，升温速率均为1℃/min。

各组分的摩尔比为：10份二氧化钛，1～3份金属铈、0.5～2份金属锰。

所述活性组分铈、锰的前驱体分别为六水硝酸铈和硝酸锰。

所述烘干是在105℃～120℃下干燥10～15h，所述煅烧是在空气氛围中500℃～600℃煅烧4～6h。