本发明涉及一种复合载体scr脱硝催化剂及其制备方法，属于新型高效催化剂及大气污染物防治领域。
背景技术：
氮氧化物对环境的污染非常严重，氮氧化物既是硝酸型酸雨的基础，又是形成光化学烟雾、破坏臭氧层的主要物质之一；氮氧化物还具有很强的毒性，会对人体健康造成极大损伤。近年来，随着经济的快速发展，氮氧化物污染物的排放量迅速增加，严重污染了生态环境。
燃煤电厂是氮氧化物排放的主要企业，其排放量约占全国氮氧化物排放量的25～40％，国家已严格控制燃煤电厂烟气中氮氧化物的排放量。但在日益严峻的污染治理形势面前，其他工业炉窑的氮氧化物排放也将受到严格控制，例如焦化、水泥、玻璃、钢铁等行业均已发布污染物排放国家标准，一些重点区域已逐步开始按照标准中最严格的指标进行氮氧化物排放控制。
选择性催化还原法(scr)脱硝是国际上应用最广泛的、技术最成熟的烟气脱硝技术之一，其技术核心在于使用了脱硝催化剂，具有净化率高、运行可靠等优点，平板式催化剂是脱硝催化剂中非常重要的一类，具有较高市场份额。燃煤电厂使用的脱硝催化剂已经商业化应用多年，技术较为成熟，但焦化、水泥、玻璃等工业炉窑的烟气条件与燃煤电厂存在较大差异，具有烟温较低、含灰量高、中毒元素含量较高等特点，目前商业脱硝催化剂无法满足工业炉窑的脱硝需求。
因此，亟需开发一种兼具低成本、高脱硝活性、高机械强度、较宽反应温度区间，同时具有较好抗中毒能力的脱硝催化剂，以满足工业炉窑日趋严格的氮氧化物控制要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供了一种拓宽催化剂的反应温度区间、提高了催化剂抗硫、抗水、抗as、碱金属、碱土金属中毒能力，同时还具有脱硝效率高、成本低廉、机械强度高、通用性强等优点，适用于各种工业炉窑脱硝的复合载体scr脱硝催化剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种复合载体scr脱硝催化剂，包括一定质量比的复合载体、活性组分、助剂、润滑剂；
所述复合载体为锐钛矿型纳米二氧化钛与金属离子改性凹凸棒的混合物，
所述活性组分为五氧化二钒。
上述复合载体、活性组分、助剂、润滑剂的质量比为100：(0.5～5)：(1～10)：(0.2～2)。
上述复合载体中ti、si元素的摩尔比为1：(0.1～0.5)。
上述金属离子改性凹凸棒中金属元素与si元素的摩尔比为(0.05～0.2):1。
上述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸锌、聚乙烯醇或聚乙烯蜡中的一种或几种。
上述的一种复合载体scr脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
s1、将凹凸棒置于无机酸溶液中，搅拌，超声处理后静置并去除上层悬浊液，洗涤离心后的固体，烘干，研磨得到酸活化凹凸棒；
s2、将上述酸活化凹凸棒置于改性金属元素的可溶盐水溶液中，搅拌、超声处理后烘干，煅烧、研磨后制得金属离子改性凹凸棒粉体；
s3、将上述金属离子改性凹凸棒粉体与纳米二氧化钛粉体混合均匀后制得复合载体；
s4、取钒酸盐溶于单乙醇胺溶液中，一定温度下搅拌溶解；
s5、按质量比将复合载体、助剂、润滑剂混合均匀，加入钒酸盐溶液、氨水和去离子水，调节ph至7～9，制得膏体催化剂；
s6、将催化剂膏体经涂覆、压褶、剪切、煅烧，制备得到平板式催化剂。
上述步骤s1中的无机酸为盐酸、硫酸及硝酸中的一种或几种，浓度为1mol/l～5mol/l；
搅拌时间为0.5～2h，超声时间为10～30min，洗涤至洗液ph值为中性，烘箱温度为90℃～105℃。
上骤s2中所述的改性金属元素为fe、zr、ce、la、mn、sn中的一种或两种；
搅拌时间为0.5～2h、超声时间为0.5～1h，烘箱温度为90℃～105℃，煅烧温度为400℃，煅烧时间为0.5～2h。
上述步骤s4中的钒酸盐为正钒酸盐、焦钒酸盐或偏钒酸盐，溶解温度为70℃～85℃。
上述步骤s5中的煅烧温度为420℃～600℃，煅烧时间为1h～3.5h。
本发明所达到的有益效果：
1、凹凸棒经酸化后比表面积增大，活性位点增多；同时酸化后凹凸棒孔道增大，对烟气中的易中毒元素吸附能力增强，使催化剂具有较好的抗中毒能力。
2、将金属离子改性凹凸棒与纳米二氧化钛作为催化剂载体，使催化剂反应温度区间拓宽至160℃～420℃，催化剂在该温度区间脱硝效率高、稳定性好、选择性好，可用于各类工业炉窑脱硝。
3、凹凸棒作为主要原材料有效降低了催化剂生产成本，价格较为低廉。
4、纳米二氧化钛颗粒可填充在凹凸棒骨架的空隙内，使该催化剂结构稳定性强，高温煅烧后不易开裂，催化剂耐磨强度较高。
说明书附图
图1为本发明的凹凸棒八面体阳离子局部酸溶前后结构变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步描述。
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的实施例中所使用的化学试剂和设备仪器，均为市购。
其中，比表面积测试使用全自动比表面积分析仪(tristarⅱ3020)，
耐磨强度测试使用旋转式磨耗仪(taber5135)，
脱硝性能测试中使用的烟气分析仪型号thermo42i。
一种复合载体scr脱硝催化剂，根据以下步骤制备：
s1、将凹凸棒置于1mol/l～5mol/l的无机酸溶液中，搅拌0.5～2h，超声处理10～30min后静置并去除上层悬浊液，洗涤离心后的固体至洗液ph值为中性，在90℃～105℃下烘干，研磨得到酸活化凹凸棒；
s2、将上述酸活化凹凸棒置于改性金属元素的可溶盐水溶液中，搅拌0.5～2h、超声处理0.5～1h后，在90℃～105℃下烘干，然后400℃下煅烧0.5～2h、研磨后制得金属离子改性凹凸棒粉体；
s3、将上述金属离子改性凹凸棒粉体与纳米二氧化钛粉体混合均匀后制得复合载体；
s4、取钒酸盐溶于单乙醇胺溶液中，70℃～85℃下搅拌溶解；
s5、按质量比将复合载体、助剂、润滑剂混合均匀，加入钒酸盐溶液、氨水和去离子水，调节ph至7～9，制得膏体催化剂；
s6、将催化剂膏体经涂覆、压褶、剪切、420℃～600℃下煅烧1h～3.5h，制备得到平板式催化剂。
催化剂性能测试：
实施例1
样品性能：比表面积115m2/g，耐磨强度47mg/100u。
催化剂脱硝性能测试：反应温度为160℃～420℃，烟气成分为no(500ppm)、nh3(500ppm)、o2(5％)、载气为n2，空速为10000h-1，在该反应温度范围内，催化剂脱硝效率稳定在93％以上，n2选择性大于95％。
催化剂抗硫抗水性能测试：在脱硝性能测试条件基础上，持续通入1000ppmso2和10％水蒸气24h，其他测试条件不变，在该反应温度范围内，催化剂脱硝效率稳定在91％以上，n2选择性大于90％。
催化剂抗碱土金属中毒性能测试：采用浸渍法在催化剂上负载500μmol/g的ca2+，在400℃煅烧下4h，然后测试其脱硝效率(测试条件同上述催化剂脱硝性能测试条件)，测得在160℃～420℃反应区间内的脱硝效率稳定在88％以上，n2选择性大于90％。
实施例2
样品性能：比表面积128m2/g，耐磨强度39mg/100u。
催化剂脱硝性能测试：反应温度为160℃～420℃，烟气成分为no(500ppm)、nh3(500ppm)、o2(5％)、载气为n2，空速为10000h-1，在该反应温度范围内，催化剂脱硝效率稳定在96％以上，n2选择性大于95％。
催化剂抗硫抗水性能测试：在脱硝性能测试条件基础上，持续通入1000ppmso2和10％水蒸气24h，其他测试条件不变，在该反应温度范围内，催化剂脱硝效率稳定在92％以上，n2选择性大于91％。
催化剂抗碱土金属中毒性能测试：采用浸渍法在催化剂上负载800μmol/g的k+，在400℃煅烧下4h，然后测试其脱硝效率(测试条件同上述催化剂脱硝性能测试条件)，测得在160℃～420℃反应区间内的脱硝效率稳定在91％以上，n2选择性大于90％。
实施例3
样品性能：比表面积109m2/g，耐磨强度28mg/100u。
催化剂脱硝性能测试：反应温度为160℃～420℃，烟气成分为no(500ppm)、nh3(500ppm)、o2(5％)、载气为n2，空速为10000h-1，在该反应温度范围内，催化剂脱硝效率稳定在97％以上，n2选择性大于95％。
催化剂抗硫抗水性能测试：在脱硝性能测试条件基础上，持续通入1000ppmso2和10％水蒸气24h，其他测试条件不变，在该反应温度范围内，催化剂脱硝效率稳定在90％以上，n2选择性大于95％。
催化剂抗碱土金属中毒性能测试：采用浸渍法在催化剂上负载1000μmol/g的na+，在400℃煅烧下4h，然后测试其脱硝效率(测试条件同上述催化剂脱硝性能测试条件)，测得在160℃～420℃反应区间内的脱硝效率稳定在90％以上，n2选择性大于90％。
附图1为凹凸棒八面体阳离子局部酸溶前后结构变化示意图，左图为天然凹凸棒结构示意图，凹凸棒经酸化后，孔道明显增大(右图)，吸附能力增强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。