一种整体式催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种整体式催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将催化剂粉末与粘结剂、表面活性剂和溶剂混合，得到浆液；(2)将载体水洗后干燥，得到预处理后的载体；(3)将载体浸入浆液中，取出后采用压缩空气吹出载体孔道内的浆液；(4)将步骤(3)得到的载体干燥，焙烧，得到所述整体式催化剂。利用所述方法生产的整体式催化剂催化活性好；并且能够大幅削减催化剂工业化生产的投资成本，相同产能条件下，投资仅为成套生产线的5％?10％；可用于制备不同类型的整体式催化剂，尤其是SCR整体式催化剂。
【专利说明】
一种整体式催化剂的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于催化剂技术领域，涉及一种整体式催化剂的制备方法，尤其涉及一种 SCR整体式催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物(NOx)主要包括N0和N〇2,是大气中的重要污染物。NOx可以通过大气化学 反应生成二次颗粒物，进而大大增加雾霾的发生几率。同时，NOx还可以引发酸雨和光化学 烟雾等重大环境问题，并可以对人体产生直接危害。
[0003] "十一五"期间，我国对酸雨主要成分之一的二氧化硫实施约束性减排，取得了明 显成效。然而，NOx排放总量却在不断上升。因此，国家在《"十二五"节能减排规划》中明确规 定了"十二五" NOx减排指标。"十二五"期间脱硝行业将出现爆发式增长，预计"十二五"期间 脱硝行业市场总量将超过1500亿元。同时，水泥、钢铁、焦化等行业的NOx排放指标将会逐步 纳入监管范围。以焦化行业为例，自2015年1月1日起，按照《炼焦化学行业污染物排放标准》 分步实施的管理要求，老焦化企业开始执行新建企业大气污染物排放浓度标准限值，这些 企业按照新标准要求进行脱硝改造势在必行。
[0004] 目前，N0X控制的主流技术是氨选择性催化还原NOx(即NH3-SCR)。该技术以NH3为还 原剂，在催化剂的作用下，选择性的还原NOx为N2和H2〇。发生的主要反应为4NH 3+4NO+〇2-N2+ H2O。催化剂是该技术的核心和关键，目前商用的SCR催化剂主要为V2〇5_W03/Ti〇2,该催化剂 体系以Ti0 2为载体，W03为助剂，V205为主活性组分。该催化剂已经广泛应用于燃煤电厂烟气 脱硝，并且被作为第一代车载SCR催化剂引入了柴油车尾气N0 X控制领域。
[0005] SCR催化剂的成型技术主要有两种，即挤压成型和涂敷成型。目前，挤压成型技术 主要用于制备燃煤电厂烟气脱硝催化剂，而涂敷成型技术主要用于制备柴油车尾气脱硝催 化剂。无论挤压成型还是涂敷成型技术，建设成套催化剂生产线通常需要数千万甚至上亿 元投资，生产过程中运行费用高，且工艺复杂，不适合小规模生产。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种整体式催化剂的制备方 法，利用所述方法生产整体式催化剂催化活性好;能够大幅削减催化剂工业化生产的投资 成本，相同产能条件下，投资仅为成套生产线的5%_10%，并且，所述方法尤其适用于制备 不同类型的SCR整体式催化剂。
[0007] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 本发明的目的之一在于提供一种整体式催化剂的制备方法，所述制备方法包括如 下步骤：
[0009] (1)将催化剂粉末与粘结剂和溶剂混合，得到浆液；
[0010] (2)将载体水洗后干燥，得到预处理后的载体；
[0011] (3)将预处理后的载体浸入浆液中，取出后采用压缩空气吹出载体孔道内的浆液， 得到涂敷后的载体；
[0012] (4)将涂敷后的载体干燥，焙烧，得到所述整体式催化剂。
[0013] 本发明提供的整体式催化剂的制备方法可大幅削减催化剂工业化生产的投资成 本，相同产能条件下，投资仅为成套生产线的5%_10%。所述方法灵活多变，可用于生产不 同类型的催化剂，催化剂产能可以根据需要灵活调整。
[0014] 本发明提供的整体式催化剂的制备方法不仅能够制备蜂窝型整体式催化剂，还可 以根据载体的结构(外形和孔结构）不同，而生产不同结构的整体式催化剂。从用途方面来 说，也可以生产多种用途的整体催化剂，尤其是SCR催化剂。
[0015] 步骤(1)所述的浆液中还含有表面活性剂。
[0016] 优选地，步骤(1)所述的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂的质量比为(0.1- 0. 5):(0·卜0.5):(0·卜0.5):1，如0.2:0.3:0.2:1、0.2:0.4:0.2:1、0.3:0.3:0.3:1、0.4: 0· 3:0.2:1、0·4:0·4:0·4:1或0.2:0.3:0.4:1等。
[0017] 步骤(1)所述催化剂粉末的平均粒径为0.5-1.5μπι，如0.8μπι、1. Ομπι、1.2μπι或1.4μπι 等，平均粒径为〇. 5-1.5μπι的SCR催化剂能够满足后续的涂覆要求。
[0018] 优选地，步骤(1)所述催化剂粉末利用球磨机研磨催化剂得到。
[0019] 优选地，步骤（1)所述催化剂粉末为SCR催化剂粉末。本发明提供的整体式催化剂 的制备方法尤其适用于制备SCR整体式催化剂。
[0020] 优选地，所述SCR催化剂经浸渍法、混合蒸干法、共沉淀法、柠檬酸法或水热法中的 任意一种或至少两种的组合制备得到。所述SCR催化剂的制备方法，并不影响SCR整体式催 化剂的制备。所述SCR催化剂可为经过如下制备方法制备得到的混合物:浸渍法与混合蒸干 法，共沉淀法与柠檬酸法，共沉法与水热法，浸渍法、混合蒸干法与共沉淀法。
[0021 ] 优选地，所述SCR催化剂通过如下制备方法得到：
[0022] (a)将钒源、钨源、钛源、溶剂和可选地助溶剂混合形成混合溶液，其中，所述钒源 中的钒、钨源中的钨、钛源中的钛的摩尔比为(0.05-0.15) :(0.05-0.15):1，如0.06:0.08: 1、 0.06:0.09:1、0·06:0·10:1、0·06:0·12:1、0·08:0·12:1、0·12:0.13:1、0.08:0.14:1或 0.03:0.12:1，助溶剂的质量与钒源和钨源的质量之和的比为(0.5-3) :1，如0.6:1、0.8:1、 1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或2.8:1等；
[0023] (b)向混合溶液中加入缓释沉淀剂，得到反应溶液，所述缓释沉淀剂的摩尔量与银 源中的钒、钨源中的钨和钛源中的钛的摩尔量之和的比为5-25:1，如8:1、10:1、12:1、15:1、 18:1、20:1 或 22:1 等；
[0024] (c)升高反应溶液的温度至65-95Γ，如70Γ、72Γ、75Γ、78Γ、80 Γ、82Γ、85Γ、 88°(：、90°(：或93°(：等，并持续搅拌，反应溶液进行反应，5-2511后，如211、511、811、1011、1211、1511、 18h、20h或22h等，得到含有沉淀物的溶液；
[0025] (d)将含有沉淀物的溶液进行固液分离，得到沉淀物，将沉淀物洗涤，在80-120 °C 干燥5-24h，再在400-700°C焙烧l_24h，得到所述钒钨钛氧化物催化剂。
[0026] 优选地，步骤(a)所述钒源选自偏钒酸铵、硫酸氧钒、草酸氧钒、四氯化钒或三氯氧 钒中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如偏钒酸铵与硫酸氧钒，草酸 氧钒与四氯化钒，草酸氧钒、四氯化钒与三氯氧钒，偏钒酸铵、硫酸氧钒与草酸氧钒。
[0027] 优选地，步骤(a)所述钨源选自钨酸铵和/或仲钨酸铵。
[0028]优选地，步骤(a)所述钛源选自硫酸钛、四氯化钛或钛酸四丁酯中的任意一种或至 少两种的组合。典型但非限制性的组合如硫酸钛与四氯化钛，钛酸四丁酯与硫酸钛，硫酸 钛、四氯化钛与钛酸四丁酯。
[0029]优选地，步骤(a)所述助溶剂选自草酸、乙酸、硝酸、硫酸、盐酸或磷酸中的任意一 种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如草酸与乙酸，硝酸与硫酸，盐酸与磷酸，乙 酸、硝酸与硫酸，硫酸、盐酸与磷酸，草酸、乙酸、硝酸与硫酸。
[0030] 优选地，步骤(b)所述缓释沉淀剂选自尿素、碳酸铵或碳酸氢铵中的任意一种或至 少两种的组合。典型但非限制性的组合如尿素与碳酸铵，尿素与碳酸氢铵，尿素、碳酸铵与 碳酸氢铵。
[0031] 步骤（d)所述干燥的温度为 80-12(TC，如 82Γ、85Γ、88Γ、90-(：、95Γ、10(Τ(：、105 °C、110°C 或 115°C 等。所述干燥的时间为5-24h，如6h、8h、1 Oh、12h、15h、18h、20h或22h等。所 述焙烧的温度为400-700°C，如 420°C、450°C、480°C、500°C、530°C、550°C、580°C、600°C、630 °(：、680°(：或690°(：等。所述焙烧的时间为1-2411，如211、511、811、1011、1211、1511、1811、2011或2211 等。
[0032] 步骤(1)所述粘结剂选自硅溶胶和/或铝溶胶。
[0033]优选地，步骤（1)所述表面活性剂选自乙酸、乙醇或尿素中的任意一种或至少两种 的组合。典型但非限制性的组合如：乙酸与乙醇，乙酸与尿素，乙酸、乙醇与尿素。
[0034]优选地，步骤(1)所述溶剂选自去离子水。
[0035]优选地，步骤（1)所述浆液中固形物的质量百分含量为10-40 %，如12 %、15 %、 18%、20%、25%、28%、30%、35% 或 38% 等。
[0036]所述固形物是指浆液高温焙烧以后的残留固体。
[0037] 步骤（2)所述预处理后的载体的含水率为5-20%，如6%、8%、10%、12%、15%、 18% 或 19% 等。
[0038] 优选地，步骤(2)所述载体为硬质载体，优选为堇青石和/或金属。
[0039] 本发明提供的SCR整体式催化剂的制备方法使用的堇青石陶瓷蜂窝等硬质载体可 长期重复使用，催化剂失活后，非常容易实现再生。对于催化剂销售企业和NOx控制技术服 务企业来说，可以通过为用户提供催化剂再生服务，实现长期稳定的经济收益;对于催化剂 使用企业来说，可以通过使用本发明的技术方法实现催化剂生产和再生，满足自身需要，降 低污染控制设施投资和运行成本。
[0040] 步骤（3)所述载体单位体积负载的浆液中固形物质量为80-300g/L，如90g/L、 10(^/1、12(^/1、15(^/1、18(^/1、20(^/1、22(^/1、25(^/1、28(^/1或29(^/1等。
[0041 ]优选地，步骤(3)所述压缩空气经空气压缩机产生。
[0042] 优选地，步骤（3)所述孔道内的浆液堵孔率不超过1 %，如0.9%、0.8%、0.7 %、 0·5%、0·2%、0·1%、0·05% 或 0.02% 等。
[0043] 步骤(3)重复进行至少一次，如步骤(3)进行2次、3次、4次、5次或8次等，所述重复 进行的次数，根据设定的整体式催化剂中催化剂的负载量而定。
[0044] 步骤(4)所述干燥的温度为50-150 °C，如60 °C、80 °C、100 °C、120 °C、130 °C 或 140 °C 等。
[0045] 优选地，步骤(4)所述干燥的时间为 5-24h，如 6h、8h、10h、12h、15h、18h、20hS22h 等。
[0046]步骤（4)所述焙烧的温度为400-700°(：，如420°(：、450°(：、480°(：、500°(：、530°(：、550 Γ、580 Γ、600 Γ、630 Γ、680 Γ 或 690 Γ 等。
[0047] 优选地，步骤(4)所述焙烧的时间为1 -24h，如2h、5h、8h、1 Oh、12h、15h、18h、20h或 22h 等。
[0048] 作为优选的技术方案，所述SCR整体式催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0049] (1)将SCR催化剂用球磨机研磨至平均粒径为0.5-1.5μπι的催化剂粉末，之后将质 量比为(0.1-0.5): (0.1-0.5): (0.1-0.5): 1的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂混 合，得到固形物的质量百分含量为15-40 %浆液；
[0050] (2)将载体水洗后干燥，得到含水率为5-20 %的载体；
[0051 ] (3)将含水率为5-20%的载体浸入浆液中，单位体积载体负载的浆液中的固形物 质量为80-300g/L，取出后用压缩空气吹出载体孔道内多余的浆液，浆液的堵孔率不超过 1%；
[0052] (4)重复进行步骤(3)至少一次，得到涂敷后的载体；
[0053] (5)将涂敷后的载体在50-150°C干燥5-24h，之后在400-700°C焙烧l_24h，得到所 述整体式催化剂。
[0054]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0055] (1)本发明提供整体式催化剂的制备方法简单易行，与传统方法相比，可大幅削减 催化剂工业化生产的投资和运行成本，相同产能条件下，投资仅为成套生产线的
[0056] (2)本发明提供的整体式催化剂的制备方法灵活多变，易于改造和调整，可用于生 产不同类型的催化剂(不同催化剂组分、不同粉末催化剂制备方法、使用不同形状和孔密度 的载体等）以满足不同行业尾气处理的需要，催化剂产能也可根据实际需要进行灵活调整；
[0057] (3)本发明提供的整体式催化剂的制备方法采用涂敷成型技术，载体可长期重复 使用，催化剂失活后，非常容易实现再生；
[0058] (4)本发明提供的整体式催化剂的制备方法所生产的SCR整体式催化剂可用于柴 油车、船舶等移动源尾气氮氧化物催化净化和燃煤电厂、工业炉窑等固定源烟气脱硝，优选 用于工业炉窑烟气脱硝，并且所述方法生产的SCR催化剂的N0 X转化率在300 °C时可达 99.3%〇
[0059] (5)本发明提供的整体式催化剂的制备方法不仅适用于传统催化剂生产企业，也 适用于催化剂使用企业为满足自身需要而进行小规模生产和再生。
【具体实施方式】
[0060] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0061 ] 实施例1
[0062] 以草酸为助溶剂、偏钒酸铵为钒源、钨酸铵为钨源制备混合溶液后，加入Ti02粉末 作为载体，充分搅拌lh以上，然后将混合溶液进行旋转蒸发至水分充分挥发，并在10(TC空 气气氛下烘干12h，最后在550 °C空气气氛下焙烧3h，得到负载4.5wt % V2〇5和10wt %W03的 V2〇5-W03/Ti02催化剂，称为催化剂A。
[0063] 实施例2
[0064] 以草酸为助溶剂、制备偏钒酸铵溶液后，加入W03含量为10wt %的钛钨粉(10 %W03_ Ti〇2粉末)作为载体，充分搅拌lh以上，然后将混合溶液进行旋转蒸发至水分充分挥发，并 在100°C空气气氛下烘干12h，最后在550°C空气气氛下焙烧3h，得到3%V 2〇5/10%W〇3-Ti〇2 催化剂，称为催化剂B。
[0065] 实施例3
[0066]以草酸为助溶剂、制备偏钒酸铵溶液后，加入W03含量为5wt %的钛钨粉（5 % W03-Ti〇2粉末)作为载体，充分搅拌lh以上，然后将混合溶液在100°C空气气氛下烘干至水分充 分挥发，最后在500 °C空气气氛下焙烧3h，得到3.5 % V2〇5/5 % W〇3-Ti〇2催化剂，称为催化剂 Co
[0067] 实施例4
[0068] 催化剂A研磨后，加入适量去离子水和20wt%铝溶胶，去离子水、铝溶胶及催化剂A 的用量比为1:0.2:0.3,均匀混合后制成涂敷浆液(固形物的质量百分含量为10%)，以含水 率为5%的圆柱状堇青石蜂窝陶瓷(孔密度为300目）为载体进行涂敷，涂覆后采用压缩空气 吹出载体孔道内的浆液，保证浆液的堵孔率不超过1 %，之后烘干，经550°C空气气氛下焙烧 3h后，得到负载量为120g/L的整体催化剂D。
[0069] 实施例5
[0070] 其它条件如实施例4不变，改变粘结剂为硅溶胶，得到的涂敷浆料中固形物的质量 百分含量为10%，得到整体催化剂E。
[0071] 实施例6
[0072] 其它条件如实施例4不变，改变制浆所用粉体催化剂为B，最终得到整体催化剂F。 [0073] 实施例7
[0074]催化剂C研磨后，加入适量去离子水和30wt %铝溶胶，均匀混合后制成涂敷浆液 (固形物的质量百分含量为10%)，以方柱状堇青石蜂窝陶瓷(孔密度为100目）为载体进行 涂敷和烘干，经500°c空气气氛下焙烧3h后，得到整体催化剂G。
[0075] 实施例8
[0076] -种钒钨钛氧化物催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0077] 以偏钒酸铵作为钒源，以钨酸铵作为钨源，以硫酸钛作为钛源，草酸作为助溶剂， 尿素作为缓释沉淀剂。
[0078] 按照V:W:Ti摩尔比为0.1:0.1:1向含有助溶剂(草酸的质量为偏钒酸铵与钨酸铵 的质量之和）的溶剂中加入偏钒酸铵、钨酸铵和硫酸钛，制成混合溶液，并向其中加入过量 尿素(尿素的摩尔量与V、W和Ti的摩尔量之比为10)作为沉淀剂;之后，在83°C水浴条件下连 续搅拌l〇h，得到含有沉淀物的溶液;对沉淀物进行抽滤和洗涤，之后将滤饼放于100°C烘箱 干燥12h，最后在马弗炉中、空气气氛下于500°C焙烧3h制得粉末状催化剂，标记为催化剂H。 [0079] 实施例9
[0080] 一种钒钨钛氧化物催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0081 ]以偏f凡酸铵作为f凡源，以妈酸铵作为妈源，以硫酸钛作为钛源，草酸作为助溶剂， 尿素作为缓释沉淀剂。
[0082]按照V:W: Ti摩尔比为0.05:0.15:1向含有助溶剂(草酸的质量与偏钒酸铵和钨酸 铵的质量之和的比为1.5:1)的溶剂中加入偏钒酸铵、钨酸铵和硫酸钛，制成混合溶液，并向 其中加入过量尿素(尿素的摩尔量与V、W和Ti的摩尔量之比为25)作为沉淀剂;之后，在80°C 水浴条件下连续搅拌25h，得到含有沉淀物的溶液;对沉淀物进行抽滤和洗涤，之后将滤饼 放于80°C烘箱干燥24h，最后在马弗炉中、空气气氛下于450°C焙烧24h制得粉末状催化剂， 标记为催化剂L。
[0083] 实施例10
[0084] -种钒钨钛氧化物催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0085] 以偏钥铵作为银源，以妈酸铵作为妈源，以硫酸钛作为钛源，草酸作为助溶剂， 尿素作为缓释沉淀剂。
[0086] 按照V:W: Ti摩尔比为0.15:0.05:1向含有助溶剂(草酸的质量与偏钒酸铵和钨酸 铵的质量之和的比为2:1)的溶剂中加入偏钒酸铵、钨酸铵和硫酸钛，制成混合溶液，并向其 中加入过量尿素(尿素的摩尔量与V、W和Ti的摩尔量之比为5)作为沉淀剂;之后，在95°C水 浴条件下连续搅拌5h，得到含有沉淀物的溶液;对沉淀物进行抽滤和洗涤，之后将滤饼放于 120°C烘箱干燥5h，最后在马弗炉中、空气气氛下于500°C焙烧lh制得粉末状催化剂，标记为 催化剂W。
[0087] 实施例11
[0088] -种整体式SCR催化剂(标记为I)，其制备方法包括如下步骤：
[0089] (1)将催化剂Η用球磨机研磨至平均粒径为0.5μπι的催化剂粉末，之后将质量比为 0.1:0.5:0.1:1的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂混合，得到固形物的质量百分含 量为38 %的浆液；
[0090] (2)将载体(长宽高为15cmX15cmX 15cm，孔径大小为100目）水洗后干燥，得到含 水率为5 %的载体；
[0091 ] (3)将含水率为5%的载体浸入浆液中，单位体积载体负载的浆液中的固形物质量 为150g/L，取出后用压缩空气吹出载体孔道内多余的浆液，浆液的堵孔率不超过1%;
[0092] (4)重复进行步骤(3)三次；
[0093] (5)将步骤(4)处理后的载体在50 °C干燥24h，之后在400 °C焙烧24h，得到涂敷量为 220g/L的SCR整体式催化剂。
[0094]其中，粘结剂为硅溶胶和铝溶胶;所述表面活性剂为乙酸。
[0095] 实施例14
[0096] -种整体式SCR催化剂(标记为J)，其制备方法包括如下步骤：
[0097] (1)将催化剂L用球磨机研磨至平均粒径为1.5μπι的催化剂粉末，之后将质量比为 0.5:0.1:0.5:1的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂混合，得到固形物的质量百分含 量为16 %浆液；
[0098] (2)将载体水洗后干燥，得到含水率为20 %的载体；
[0099] (3)将含水率为20 %的载体浸入浆液中，单位体积载体负载的浆液中的固形物质 量为80g/L，取出后用压缩空气吹出载体孔道内多余的浆液，浆液的堵孔率不超过1%;
[0100] (4)重复进行步骤(3)三次；
[0101] (5)将步骤(4)处理后的载体在150°C干燥5h，之后在500°C焙烧lh，得到涂敷量为 130g/L的所述SCR整体式催化剂。
[0102]其中，粘结剂为硅溶胶;所述表面活性剂为乙酸与乙醇。
[0103] 实施例13
[0104] -种整体式SCR催化剂(标记为K)，其制备方法包括如下步骤：
[0105] (1)将催化剂W用球磨机研磨至平均粒径为Ι.Ομπι的催化剂粉末，之后将质量比为 0.2:0.15:0.1:1的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂混合，得到固形物的质量百分含 量为21 %的浆液；
[0106] (2)将载体水洗后干燥，得到含水率为10 %的载体；
[0107] (3)将含水率为10 %的载体浸入浆液中，单位体积载体负载的浆液中的固形物质 量为100g/L，取出后用压缩空气吹出载体孔道内多余的浆液，浆液的堵孔率不超过1%;
[0108] (4)重复进行步骤(3)两次；
[0109] (5)将步骤(4)处理后的载体在100 °C干燥1 Oh，之后在500 °C焙烧5h，得到涂敷量为 150g/L所述SCR整体式催化剂。
[0110] 其中，粘结剂为铝溶胶;所述表面活性剂为乙醇与尿素。
[0111] 应用例1
[0112] 将制得的样品04、？、6、1、】和1(割取小样，在固定床反应器上进行顺3选择性催化 还原N0x(NH 3-SCR)反应活性的考察。
[0113] 反应混合气的组成为：[N0] = [NH3] = 500ppm，[02]=5%，N2作平衡气，空速为10， 〇〇〇h-S反应温度150-450°(：。勵和順 3及副产物吣0、勵2均利用红外气体分析仪测定。勵1转化 率见表1。由表1可知，采用本方法生产的催化剂具有很好的催化活性。
[0114] 表1不同样品的N0X转化率
[0117] 应用例2
[0118] 选取催化剂D、E、F、G、I、J和K，测试了 S02对催化剂SCR活性的影响。在250 °C向应用 例1中所述的反应气氛中通入lOOppm S02,在测试的48h内催化剂活性均未出现降低现象， 表明该方法生产的SCR整体式催化剂具有非常优异的抗S0 2中毒性能。
[0119] 实际使用时将催化剂置于尾气管道途中，在催化剂的上游喷入还原剂和尾气混 合，还原剂采用氨气或尿素(水解后可得到氨气），还原剂用量为尾气中氮氧化物的0.8-1.2 倍，富氧条件下在很宽的温度窗口（150-450°C的温度范围内）内可以将NOx还原为他和出0， 同时所述催化剂具备优异的N 2生成选择性和抗硫抗水性能。经检测，催化剂D、E、F、G和I在 150-450°C的温度范围内对N2的选择性为85-100%。
[0120] 所述尾气优选为移动源含氮氧化物气体，例如柴油车和船舶尾气，或固定源含氮 氧化物气体，例如燃煤电厂和工业炉窑烟气。进一步优选为工业炉窑烟气。
[0121]
【申请人】声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局 限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤： (1) 将催化剂粉末与粘结剂和溶剂混合，得到浆液； (2) 将载体水洗后干燥，得到预处理后的载体； (3) 将预处理后的载体浸入浆液中，取出后采用压缩空气吹出载体孔道内的浆液，得到 涂敷后的载体； (4) 将涂敷后的载体干燥，焙烧，得到所述整体式催化剂。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)所述的浆液中还含有表面活 性剂； 优选地，步骤（1)所述的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂的质量比为（0.1-0·5):(0·1-0·5):(0·1-0·5):1。3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)所述催化剂粉末的平均粒 径为 0.5-1.5μπι; 优选地，步骤(1)所述催化剂粉末利用球磨机研磨催化剂得到； 优选地，步骤(1)所述催化剂粉末为SCR催化剂粉末； 优选地，所述SCR催化剂经浸渍法、混合蒸干法、共沉淀法、柠檬酸法或水热法中的任意 一种或至少两种的组合制备得到； 优选地，所述SCR催化剂通过如下制备方法得到： (a) 将钒源、钨源、钛源、溶剂和可选地助溶剂混合形成混合溶液，其中，所述钒源中的 钒、钨源中的钨、钛源中的钛的摩尔比为(0.05-0.15): (0.05-0.15): 1，助溶剂的质量与钒 源和钨源的质量之和的比为(0.5-3): 1; (b) 向混合溶液中加入缓释沉淀剂，得到反应溶液，所述缓释沉淀剂的摩尔量与f凡源中 的隹凡、妈源中的妈和钛源中的钛的摩尔量之和的比为5-25:1; (c) 升高反应溶液的温度至65-95Γ，并持续搅拌，反应溶液进行反应，5-25h后，得到含 有沉淀物的溶液； (d) 将含有沉淀物的溶液进行固液分离，得到沉淀物，将沉淀物洗涤，在80-120 °C干燥 5-24h，再在400-700°C焙烧l_24h，得到所述钒钨钛氧化物催化剂； 优选地，步骤(a)所述钒源选自偏钒酸铵、硫酸氧钒、草酸氧钒、四氯化钒或三氯氧钒中 的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(a)所述钨源选自钨酸铵和/或仲钨酸铵； 优选地，步骤(a)所述钛源选自硫酸钛、四氯化钛或钛酸四丁酯中的任意一种或至少两 种的组合； 优选地，步骤(a)所述助溶剂选自草酸、乙酸、硝酸、硫酸、盐酸或磷酸中的任意一种或 至少两种的组合； 优选地，步骤(b)所述缓释沉淀剂选自尿素、碳酸铵或碳酸氢铵中的任意一种或至少两 种的组合。4. 根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)所述粘结剂选自硅溶 胶和/或铝溶胶； 优选地，步骤（1)所述表面活性剂选自乙酸、乙醇或尿素中的任意一种或至少两种的组 合； 优选地，步骤(1)所述溶剂选自去离子水； 优选地，步骤(1)所述浆液中固形物的质量百分含量为10-40 %。5. 根据权利要求1-4之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预处理后的载体 的含水率为5-20 %; 优选地，步骤(2)所述载体为硬质载体，优选为堇青石和/或金属。6. 根据权利要求1-5之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述载体单位体积负 载的浆液中的固形物质量为80-300g/L; 优选地，步骤(3)所述压缩空气经空气压缩机产生； 优选地，步骤(3)所述孔道内的浆液堵孔率不超过1 %。7. 利用权利要求1-6之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)重复进行至少一次。8. 根据权利要求1-7之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述干燥的温度为50-150。。； 优选地，步骤(4)所述干燥的时间为5-24h。9. 根据权利要求1-8之一所述的制备方法，其特征在于，步骤（4)所述焙烧的温度为 400-700。。； 优选地，步骤(4)所述焙烧的时间为1 -24h。10. 根据权利要求1-9之一所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： (1) 将催化剂用球磨机研磨至平均粒径为0.5-1.5μπι的催化剂粉末，之后将质量比为 (0.1-0.5): (0.1-0.5): (0.1-0.5): 1的催化剂粉末、粘结剂、表面活性剂和溶剂混合，得到 固形物的质量百分含量为15-40 %浆液； (2) 将载体水洗后干燥，得到含水率为5-20 %的载体； (3) 将含水率为5-20 %的载体浸入浆液中，单位体积载体负载的浆液中的固形物质量 为80-300g/L，取出后用压缩空气吹出载体孔道内多余的浆液，浆液的堵孔率不超过1%; (4) 重复进行步骤(3)至少一次，得到涂敷后的载体； (5) 将涂敷后的载体在50-150°C干燥5-24h，之后在400-700°C焙烧l_24h，得到所述整 体式催化剂。
【文档编号】B01J23/30GK106076318SQ201610515604
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】贺泓, 单文坡, 连志华, 邓华
【申请人】中国科学院城市环境研究所