专利名称：一种以W掺杂的TiO<sub>2</sub>为载体的低温SCR催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于大气污染治理技术和环保催化材料领域，具体涉及一种以w掺杂的
Ti02为载体的低温SCR催化剂及其制备方法。
背景技术：
近年来我国NOx污染的范围和程度已相当严重。德国学者Richter等人于2005 年在Nature上报道中国东部地区对流层中N02含量，从1996年到2004年增长了近50% ， 1997年的增长率为4%，而2002年增长率达到了 12%。美国学者Streets等人报道中国 1995年NOx排放总量为1200万吨，并预测若不采取控制措施，到2020年NOx的排放总量将 达到2660万吨。因此，消除作为大气污染主要来源之一的NOx就变得尤为重要。从2004 年7月1日起，我国公布并实施《火电厂大气污染物排放标准》，对火电厂氮氧化物排放要求 有了大幅度的提高，为了满足政府制定的NOx排放要求，NOx的消除(DeNOx)技术一直是科 研工作者重点关注的对象之一，在众多的脱硝技术中，SCR(选择性催化还原法)技术脱硝 效率最高，是脱除NOx领域中的研究热点。 大部分SCR催化剂的载体采用Ti02或沸石等多孔结构，也有研究报导使用A1203、 活性碳和活性焦作为SCR催化剂的载体。经实际工程检验证明这些载体虽然具有很好的适 应活性，但是由于组成简单，对硫和水蒸气敏感，并且催化剂会被烟气中的粉尘磨损，影响 使用寿命。因此对现有SCR脱硝催化剂进行改进以提高其脱硝效率和使用寿命成为迫切需 要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以W掺杂的Ti02为载体的低温SCR催化剂及其制备方
法，以有效解决现有技术存在的催化剂脱销效率较低，使用寿命较短的问题。 为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是一种以W掺杂的Ti02为载体的低
温SCR催化剂，其特征在于所述催化剂是以W掺杂的Ti02为载体，负载MnOx作为催化剂的
活性组分。 上述催化剂中，掺杂元素W的摩尔数是1102中Ti元素摩尔数的1 10%，MnOx的 负载量为10 60%。
上述催化剂的制备方法依次包括下述步骤 步骤1 :将无水乙醇和钛酸丁酯按体积比1 : 0. 4 1. 2混合均匀，得到溶液A ;再 将C溶液、冰醋酸和无水乙醇按体积比为1 : 0. 3 0. 8 : 3 5混合均匀，得到溶液B， 其中C溶液的成分为溶解一定量偏钒酸铵的浓度为50%的草酸溶液，控制W的摩尔数是Ti 元素摩尔数的1 10%。 步骤2:按体积比1 : 0.3 3将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均 匀透明的溶胶，陈化24 72小时后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti02的干凝胶。 步骤3 :将活性组分MnOx以乙酸锰的形式引入，其中乙酸锰和W掺杂的Ti02干凝
胶按负载量10 60%的比例倒入球磨罐，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于100°C
干燥24小时，干燥完成后将其再置于马弗炉中于300 60(TC煅烧1 3小时，研磨后得到
负载MnOx的W掺杂Ti02低温SCR催化剂。 与现有技术相比，本发明的优点是 1 、工艺步骤操作简单，生产成本大大降低。 2、制备的低温SCR催化剂脱硝效率高、活性温度窗口宽、使用寿命长，具有较大的 比表面积和较高的热稳定性。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。
实施例1 将30mL无水乙醇和12mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺3. 04g的浓度为50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、无水乙醇30mL经搅拌混合均匀得到 溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小时 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti02的干凝胶；将2. 68g乙酸锰和上述干 凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完成 后将其再置于马弗炉中于30(TC煅烧l小时，研磨后得到负载M(^的W掺杂Ti02低温SCR催 化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例2 将30mL无水乙醇和12mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺3. 04g的浓度为50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、无水乙醇30mL经搅拌混合均匀得到 溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小时 后，置于烘箱中于10(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti(^的干凝胶；将16. 08g乙酸锰和上述 干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完 成后将其再置于马弗炉中于30(TC煅烧3小时，研磨后得到负载MOy的W掺杂Ti02低温SCR 催化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例3 将30mL无水乙醇和12mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺3. 04g的浓度为50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、无水乙醇30mL经搅拌混合均匀得到 溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小时 后，置于烘箱中于10(TC干燥24小时，得到W掺杂T叫的干凝胶；将2. 68g乙酸锰和上述干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完成 后将其再置于马弗炉中于50(TC煅烧l小时，研磨后得到负载M0x的W掺杂Ti02低温SCR催 化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例4 将30mL无水乙醇和12mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺3. 04g的浓度为50%的草酸溶液10mL、冰醋酸3mL、无水乙醇30mL经搅拌混合均匀得到 溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小时 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti02的干凝胶；将16. 08g乙酸锰和上述 干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完 成后将其再置于马弗炉中于50(TC煅烧3小时，研磨后得到负载MOy的W掺杂Ti02低温SCR 催化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例5 将30mL无水乙醇和36mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺91. 2g的浓度为50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、无水乙醇90mL经搅拌混合均匀得 到溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小 时后，置于烘箱中于10(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti(^的干凝胶；将2. 6gg乙酸锰和上述 干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完 成后将其再置于马弗炉中于30(TC煅烧l小时，研磨后得到负载M0j勺W掺杂Ti02低温SCR 催化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例6 将30mL无水乙醇和36mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺91. 2g的浓度为50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、无水乙醇90mL经搅拌混合均匀得到 溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小时 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti02的干凝胶；将16. 08g乙酸锰和上述 干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完 成后将其再置于马弗炉中于30(TC煅烧3小时，研磨后得到负载MOy的W掺杂Ti02低温SCR 催化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例7 将30mL无水乙醇和36mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺91. 2g的浓度为50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、无水乙醇90mL经搅拌混合均匀得 到溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小 时后，置于烘箱中于10(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti(^的干凝胶；将2. 68g乙酸锰和上述 干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完 成后将其再置于马弗炉中于50(TC煅烧l小时，研磨后得到负载M0x的W掺杂Ti02低温SCR 催化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
实施例8 将30mL无水乙醇和36mL钛酸丁酯经搅拌混合均匀得到溶液A ;再将溶解偏钨酸 胺91. 2g的浓度为50%的草酸溶液30mL、冰醋酸24mL、无水乙醇90mL经搅拌混合均匀得到 溶液B ;将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透明的溶胶，陈化24 24小时 后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti02的干凝胶；将16. 08g乙酸锰和上述 干凝胶倒入球磨罐中，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，干燥完 成后将其再置于马弗炉中于50(TC煅烧3小时，研磨后得到负载MOy的W掺杂Ti02低温SCR 催化剂样品。 将催化剂装入催化反应器中，通入模拟烟气，气体组成0. 05% (分压比)左右的 冊(其中含约5%左右的冊2)，0.05% (分压比)的朋3，02分压比5%，其余为平衡气体^， 在空速为12000h—、反应温度150 30(TC的条件下，NO脱除率85 98%。
权利要求
一种以W掺杂的TiO2为载体的低温SCR催化剂，其特征在于所述催化剂是以W掺杂的TiO2为载体，负载MnOX作为催化剂的活性组分。
2. 根据权利要求1所述的一种以W掺杂的T叫为载体的低温SCR催化剂，其特征在于 掺杂元素W的摩尔数是1102中Ti元素摩尔数的1 10%，MnOx的负载量为10 60%。
3. 根据权利要求1或2所述的一种以W掺杂的Ti02为载体的低温SCR催化剂，其特征 在于上述催化剂的制备方法依次包括下述步骤步骤1 :将无水乙醇和钛酸丁酯按体积比1 : 0. 4 1. 2混合均匀，得到溶液A ;再将C溶液、冰醋酸和无水乙醇按体积比为1 : 0. 3 0. 8 : 3 5混合均匀，得到溶液B，其中C 溶液的成分为溶解一定量偏钒酸铵的浓度为50%的草酸溶液，控制W的摩尔数是Ti元素摩 尔数的1 10% ;步骤2:按体积比1 : 0.3 3将B溶液缓慢滴加到A溶液中，不断搅拌，形成均匀透 明的溶胶，陈化24 72小时后，置于烘箱中于IO(TC干燥24小时，得到W掺杂Ti02的干凝 胶；步骤3 :将活性组分MnOx以乙酸锰的形式引入，其中乙酸锰和W掺杂的Ti(^干凝胶按 负载量10 60%的比例倒入球磨罐，湿法球磨混合均匀，混合物置于烘箱中于IO(TC干燥 24小时，干燥完成后将其再置于马弗炉中于300 60(TC煅烧1 3小时，研磨后得到负载 MnOx的W掺杂Ti02低温SCR催化剂。
全文摘要
本发明涉及一种以W掺杂TiO2为载体的低温SCR催化剂及其制备方法，特征在于所述催化剂以W掺杂的TiO2为载体，负载MnOX为催化剂活性组分，其中掺杂元素W的摩尔数是TiO2中Ti元素摩尔数的1～10％，MnOX的负载量为10～60％。所述催化剂的制备过程包括用溶胶-凝胶法制备W掺杂的TiO2凝胶后采用湿法球磨负载MnOX活性组分，经干燥、煅烧、研磨，即可获得低温SCR脱硝催化剂。本发明通过对TiO2载体进行W掺杂及制备条件的优化，提高了催化剂的脱硝效率，扩宽了催化活性温度窗口。
文档编号B01D53/86GK101733090SQ20091021952
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者何选盟, 刘辉, 朱振峰, 李军奇, 钱强文, 马建中 申请人:陕西科技大学