一种低温脱硝催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂以二氧化钛为载体，以氧化铁为活性成分，并掺杂稀土金属铈，其中氧化铁的重量占二氧化钛重量的百分比为2～5%，稀土金属铈的重量占二氧化钛重量的百分比为0.5～1%；本发明的有益效果在于：由于在催化剂组分中加入了氧化铁作为活性成分，使脱硝催化剂在200～400℃温度范围内下即可发挥最大的催化活性；同时，铈的掺杂使催化剂活性大大提升，铈的掺杂还能抑制硫铵盐在催化剂表面生成，增加催化剂的抗硫性能。
【专利说明】一种低温脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种脱硝催化剂，尤其涉及的是一种低温脱硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物能产生光化学烟雾、酸雨、臭氧空洞以及温室效应，是大气的主要污染物之一。氮氧化物的来源主要是来自运输和火力发电中煤炭的燃烧，目前，烟气脱硝是控制燃煤过程中氮氧化物排放的有效方法之一，其中选择性催化还原(SCR)技术因其脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等有点，在燃煤电厂的烟气脱硝过程中得到了广泛的应用。
[0003]SCR脱硝技术的核心是催化剂，而催化材料的研究一直是SCR技术的研究热点，目前我国现行使用的脱硝催化剂主要是以钛钒基(V2O5ZtiO2)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?4000C )下才有活性，因此这种高温SCR脱硝装置必须设置在省煤器之后，空气预热器和脱硫装置之前，由于烟气未经除尘处理就被通入脱硫催化剂中，因此极易造成催化剂孔道堵塞，影响寿命，而低温脱硝催化剂可以在能耗较低的情况下实现脱硝，因此可以将脱硝装置设在脱硫之后，既降低了能耗，又可以防止催化剂孔道堵塞，提高催化剂寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种低温脱硝催化剂及其制备方法，目的在于提供一种在200?400°C温度范围内即可发挥脱硝催化作用的催化剂。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种低温脱硝催化剂，所述脱硝催化剂以二氧化钛为载体，以氧化铁为活性成分，并掺杂稀土金属铈，其中氧化铁的重量占二氧化钛重量的百分比为2?5%，稀土金属铈的重量占二氧化钛重量的百分比为0.5?1%。
[0007]一种制备上述低温脱硝催化剂的方法，包括以下步骤:
[0008](I)按重量计，取100份二氧化钛分散于无水乙醇中，加入去离子水和质量分数为5%的草酸溶液，所述无水乙醇、去离子水及草酸溶液的体积比为2:1:1，获得二氧化钛乙醇悬液；
[0009](2)将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入2?5份硝酸铁和0.5?I份硝酸铈后，继续超声I小时，获得催化剂前体物；
[0010](3)将上述前体物在旋转蒸发器中旋转蒸发，获得固体粉末，焙烧，然后加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，再加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
[0011](4)利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
[0012](5)将上述胚体先干燥，再煅烧，即得所述低温脱硝催化剂。
[0013]优选地，所述步骤(3)中的焙烧温度为400°C，焙烧时间为2小时。
[0014]优选地，所述步骤(5)中的干燥温度为100°C，干燥时间为4小时。[0015]优选地，所述步骤(5)中的煅烧温度为400°C，煅烧时间为3小时。
[0016]本发明相比现有技术具有以下优点:本发明提供了一种低温脱硝催化剂及其制备方法，该方法中以硝酸铁为原料，硝酸铁在高温下分解成氧化铁，而氧化铁作为催化剂的活性成分能够降低脱硝催化剂的催化温度，使该脱硝催化剂在200?400°C下即可发挥最大的催化活性，这样在烟气脱硝过程中，脱硝装置就可以连接在脱硫装置之后，防止未经处理的烟气堵塞催化剂，造成催化剂的寿命降低；同时，催化剂中掺杂的稀土金属铈可以使催化剂活性大大提升，稀土金属铈还能够抑制SCR脱硝过程中的硫铵盐在催化剂表面的积累，增加催化剂的抗硫性能。
【具体实施方式】
[0017]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0018]实施例1
[0019](I)取IOOg 二氧化钛分散于200ml无水乙醇中，加入IOOml去离子水，再滴加IOOml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
[0020](2)将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入2g硝酸铁和0.5g硝酸铈后，继续超声I小时，获得催化剂前体物；
[0021](3)将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400°C下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
[0022](4)利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
[0023](5)将上述胚体置于100°C下干燥4小时，然后在400°C下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
[0024]脱硝效率的测定:
[0025]在200°C的温度下，将含有600ppm—氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为SOOOh—1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为92%。
[0026]实施例2
[0027](I)取IOOg 二氧化钛分散于400ml无水乙醇中，加入200ml去离子水，再滴加200ml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
[0028](2)将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入3g氧化铁和Ig硝酸铈后，继续超声I小时，获得催化剂前体物；
[0029](3)将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400°C下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
[0030](4)利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
[0031](5)将上述胚体置于100°C下干燥4小时，然后在400°C下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
[0032]脱硝效率的测定:
[0033]在200°C的温度下，将含有600ppm—氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为SOOOh—1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为91%。
[0034]实施例3
[0035](I)取IOOg 二氧化钛分散于200ml无水乙醇中，加入IOOml去离子水，再滴加IOOml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
[0036](2)将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入5g氧化铁和0.7g硝酸铈后，继续超声I小时，获得催化剂前体物；
[0037](3)将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400°C下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
[0038](4)利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
[0039](5)将上述胚体置于100°C下干燥4小时，然后在400°C下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
[0040]脱硝效率的测定:
[0041]在250°C的温度下，将含有600ppm—氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为SOOOh—1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为91%。
[0042]实施例4
[0043](I)取IOOg 二氧化钛分散于200ml无水乙醇中，加入IOOml去离子水，再滴加IOOml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
[0044](2)将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入4g氧化铁和0.8g硝酸铈后，继续超声I小时，获得催化剂前体物；
[0045](3)将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400°C下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
[0046](4)利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
[0047](5)将上述胚体置于100°C下干燥4小时，然后在400°C下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
[0048]脱硝效率的测定:
[0049]在250°C的温度下，将含有600ppm—氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为SOOOh—1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为93%。
【权利要求】
1.一种低温脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂以二氧化钛为载体，以氧化铁为活性成分，并掺杂稀土金属铈，其中氧化铁的重量占二氧化钛重量的百分比为2?5%，稀土金属铺的重量占二氧化钛重量的百分比为0.5?1%。
2.一种制备如权利要求1所述低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤: (O按重量计，取100份二氧化钛分散于无水乙醇中，加入去离子水和质量分数为5%的草酸溶液，所述无水乙醇、去离子水及草酸溶液的体积比为2:1: 1，获得二氧化钛乙醇悬液； (2)将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入2?5份硝酸铁和0.5?I份硝酸铈后，继续超声I小时，获得催化剂前体物； (3)将上述前体物在旋转蒸发器中旋转蒸发，获得固体粉末，焙烧，然后加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，再加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料； (4)利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体； (5)将上述胚体先干燥，再煅烧，即得所述低温脱硝催化剂。
3.如权利要求3所述的一种制备低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的焙烧温度为400°C，焙烧时间为2小时。
4.如权利要求3所述的一种制备低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的干燥温度为100°C，干燥时间为4小时。
5.如权利要求3所述的一种制备低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述步骤(5)中的煅烧温度为400°C，煅烧时间为3小时。
【文档编号】B01J23/83GK103816909SQ201310670854
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】张庆丽, 徐辉 申请人:安徽省元琛环保科技有限公司