催化剂、催化剂的制备方法及其应用与流程

本申请涉及脱硝催化剂，具体涉及一种催化剂、催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、目前，煤电、钢铁、水泥、石化、玻璃和焚烧等行业会产生含有氮氧化物(nox)的气体，nox是造成温室效应、酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾以及雾霾的主要前驱物，这类气体若直接排放会造成严重的大气污染。通常采用氨的选择性催化还原技术(selectivecatalytic reduction,scr)去除这类气体中的nox或降低nox的含量，其中，scr催化剂是脱硝效果的关键影响因素之一。

2、在相关技术中，常见的scr催化剂为v2o5-wo3/tio2体系催化剂，具有工作温度范围窄(一般为300℃～350℃)以及钛基强度弱的缺点，从而应用领域范围有限。因此，如何提供一种兼具宽工作温度范围和较高强度的scr催化剂是本申请所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种催化剂、催化剂的制备方法及其应用，以提供一种兼具宽工作温度范围和较高强度的scr催化剂。

2、本申请的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供了一种催化剂，所述催化剂包括基体以及外层，所述外层至少覆盖部分的所述基体，所述基体包括钛元素、钒元素和钨元素，所述外层包括硅元素、钼元素和辅助元素，所述辅助元素选自锆元素、镁元素、钪元素、钛元素、铌元素、铁元素和锗元素中的一种或多种；

4、在所述基体中，所述钛元素的存在形态之一为tio2，所述钒元素的存在形态之一为v2o5，所述钨元素的存在形态之一为wo3；

5、在所述外层中，所述硅元素的存在形态之一为sio2，所述钼元素的存在形态之一为moo3，所述辅助元素的存在形态之一为辅助元素的氧化物。

6、第二方面，本申请提供了一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：

7、提供包含钛源和钨源的第一溶液以及包含钒源和草酸的第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液混合以获得混合液，去除所述混合液的溶剂，获得固态的第一物质，所述第一物质包含钛元素、钒元素和钨元素；

8、提供包含硅源、钼源和辅助元素源的第三溶液，去除所述第三溶液的溶剂以获得固态的第二物质，然后在惰性气体氛围下，对所述第二物质进行第一煅烧处理，获得包含硅元素、钼元素和辅助元素的第三物质；以及

9、将所述第一物质和所述第三物质混合以获得第四物质，对所述第四物质进行第二煅烧处理，获得所述催化剂；

10、其中，所述辅助元素源中的辅助元素选自锆元素、镁元素、钪元素、钛元素、铌元素、铁元素和锗元素中的一种或多种。

11、第三方面，本申请提供了一种如第一方面中任意一种所述的催化剂、或如第二方面中任意一种所述的制备方法制得的催化剂在烟气脱硝中的应用，所述的催化剂、或所述的制备方法制得的催化剂至少用于去除烟气中的nox或降低烟气中nox的含量。

12、本申请提供了一种催化剂、催化剂的制备方法及其应用，具有如下技术效果：

13、在本申请实施例的催化剂中，催化剂包括基体以及外层，外层至少覆盖部分的基体，基体包括钛元素、钒元素和钨元素，硅元素、钼元素和辅助元素分布于基体的表面，硅元素与钼元素之间会形成mo-si强共价键而形成mosi晶胞，从而提升催化剂的强度；由于辅助元素的原子半径与si原子的半径差异较小(例如原子半径差异小于±20％)，所以辅助元素能够修饰mosi晶胞，即辅助元素可取代mosi晶胞中部分si原子的位置，使得部分晶格氧缺失，从而增加了晶胞中金属键的比例，提升了晶胞结构的不对称性，进而提高了晶胞的断裂能量，进一步地提升催化剂的强度，催化剂的机械强度可达228.7n/m；此外，通过引入辅助元素以控制催化剂的晶粒尺寸，提高了催化剂中活性位点的分散性，能够暴露更多的活性位点，从而提升催化剂的活性，使得催化剂具有宽工作温度范围(160℃～400℃)。

技术特征：

1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括基体以及外层，所述外层至少覆盖部分的所述基体，所述基体包括钛元素、钒元素和钨元素，所述外层包括硅元素、钼元素和辅助元素，所述辅助元素选自锆元素、镁元素、钪元素、钛元素、铌元素、铁元素和锗元素中的一种或多种；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，按照质量百分比计算，所述催化剂包括：65％～95％的tio2，0.5％～3.3％的v2o5，0.5％～5.4％的wo3，2.25％～19％的sio2，0.05％～0.3％的辅助元素的氧化物，以及1.7％～17％的moo3；和/或

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂为球形，所述催化剂的平均比表面积为55m2/g～83m2/g，所述催化剂的平均粒径为3.2nm～9.7nm，所述催化剂的平均孔容为0.18cm3/g～0.94cm3/g。

4.一种催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第一溶液中，所述钛源中的钛元素对所述钨源中的钨元素的摩尔比为1：(0.01～0.06)；和/或

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述第三溶液中，钼元素、硅元素和所述辅助元素的摩尔比为钼元素：硅元素：辅助元素是1：(0.4～25)：(0.01～0.4)；和/或

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述将所述第一物质和所述第三物质混合以获得第四物质的步骤中，所述第一物质中的钛元素对所述第三物质中的钼元素的摩尔比为1：(0.01～0.16)；和/或

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制造成型包括步骤：将所述第二混合物和水混合以获得第三混合物，然后将所述第三混合物挤压成型，再干燥处理获得所述第四物质；

9.根据权利要求1至3任一项中所述的催化剂、或如权利要求4至8任一项中所述的制备方法制得的催化剂在烟气脱硝中的应用，其特征在于，所述的催化剂、或所述的制备方法制得的催化剂至少用于去除烟气中的nox或降低烟气中nox的含量。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述烟气中水的含量为5.0vol％～15.0vol％；和/或

技术总结
本申请公开一种催化剂、催化剂的制备方法及其应用，所述催化剂包括基体以及外层，外层至少覆盖部分的基体，基体包括钛元素、钒元素和钨元素，外层包括硅元素、钼元素和辅助元素，辅助元素选自锆元素、镁元素、钪元素、钛元素、铌元素、铁元素和锗元素中的一种或多种，所述催化剂兼具宽工作温度范围(160℃～400℃)和较高的强度，所述催化剂能够应用于烟气脱硝。

技术研发人员：姚建年,徐永,张婷
受保护的技术使用者：嘉庚创新实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27