专利名称：一种高强度、高效率的低温scr催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种SCR催化剂及其制备方法，适用于火力发电厂和建材制造エ厂，如水泥厂。
背景技术：
SCR催化剂按照适用的烟气温度条件分类，可分为高温、中温、低温三种。低温SCR催化剂的适用温度在120°C 300°C，目前国内外低温SCR催化剂的研究和开发基本上集中于过渡金属氧化物的催化作用，研究结果表明，复合型的催化剂比任何ー种单ー组分的效 果都好。而且，目前催化剂研究主要集中于催化剂粉体，催化剂成型或负载技术研究的较少。因此，催化剂技术有待于完善和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度、高效率的低温SCR催化剂及其制备方法，该方法制备的低温SCR催化剂具有高強度、脱硝效率高的特点。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于它由下述原料制备而成①ニ氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钥酸铵或钨酸铵，各原料所占重量百分数为ニ氧化钛20 60%，纤维I 10%，硅溶胶O 5%，硫酸O. I 1%，硝酸锰2 30%，硝酸铈O 30%，钥酸铵或钨酸铵O 5%，水余量，各原料所占重量百分数之和为100%。所述娃溶胶所占重量百分数为0· 5 5%。所述硝酸铺所占重量百分数为5· 4 16. 6%。所述各原料所占重量百分数最佳为ニ氧化钛23 49%,纤维2. 4 5%,娃溶胶O I. 9%，硫酸O. 2 O. 5%，硝酸锰3 9. 2%，硝酸铈5. 4 16. 6%，钥酸铵或钨酸铵O. 8 1.7%，水余量，各原料所占重量百分数之和为100%。所述ニ氧化钛为锐钛矿型ニ氧化钛。所述纤维可以是硅铝纤维、玻璃纤维或其它无机纤维材料，作为增韧剂。所述硅溶胶为含Si0230wt%的氨稳定的水溶液，作为增强剂。所述硫酸为O. 5mol/l的硫酸溶液，作为固化剂。上述一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤
I)各原料所占重量百分数为ニ氧化钛20 60%，纤维I 10%，硅溶胶O 5%，硫酸
O.I 1%，硝酸锰2 30%，硝酸铈O 30%，钥酸铵或钨酸铵O 5%，水余量，各原料所占重量百分数之和为100% ;选取下述原料①ニ氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钥酸铵或钨酸铵，备用；2)将ニ氧化钛、纤维、硅溶胶和硫酸混合，挤压成型，得到催化剂载体；将硝酸锰、硝酸铈、以及钥酸铵或钨酸铵混合，得到催化剂溶液；将催化剂载体浸溃于催化剂溶液中，然后放置于烘箱中，100°C烘干lh，最后将其放入马弗炉中烧结，得到低温SCR催化剂。所述放入马弗炉中的烧结温度范围为300-800°C，升温速率为5 — 10°C/min，保温时间为45 — 70 min。具体的，本发明采用硅铝纤维做增韧剂，硅溶胶作为增强剂，硫酸作为固化剂，与ニ氧化钛混合制备载体，通过将载体浸溃于催化剂溶液中，干燥，分段烧结，制得的催化剂其強度有明显增强。其中，ニ氧化钛与增韧剂硅铝纤維、增强剂硅溶胶及固化剂硫酸相混合可得到多孔、強度高的催化剂载体，浸溃催化剂后，强度进ー步提高。其中，硝酸锰、硝酸铈与钥酸铵或钨酸铵混合制备的催化剂 溶液，脱硝效率明显提高，浸溃于此催化剂的载体，烧结强度也有所提闻。由于催化剂载体需要是多孔材料，将催化剂涂覆与载体表面。经实验发现，将ニ氧化钛、纤维、硅溶胶及硫酸相混制备的催化剂载体，其微观结构内部含有大量的孔隙，形成多孔材料，有利于催化剂的附着。如前所述，决定本发明的低温SCR催化剂的关键组分是ニ氧化钛、硝酸锰，其余辅料，如增韧剂、增强剂、固化剂、硝酸铈与钥酸铵或钨酸铵影响催化剂的强度和孔隙率，进ー步影响催化剂的脱硝效率，其可以根据需要选择所需的比例和材料浓度来调节，均可以实现本发明产品的脱硝效率和催化剂强度。目前低温脱硝催化剂大多数处于催化剂粉末实验阶段，催化剂成型技术还处于研发阶段，本发明通过制备催化剂载体，将催化剂浸溃于催化剂载体上，制得催化剂。本发明的有益效果是物料来源广泛，价格低廉，制作エ艺简单；样品的脱硝效率检测结果为50 75%，具有脱硝效率高的特点；样品的强度为3-14MPa，具有高強度的特点。
图I为实施3的低温SCR催化剂显微镜照片。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进ー步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施中低温SCR催化剂的温度范围在120°C 200°C。脱硝效率检测方法模拟电厂烟气实验室配气，以氨气为还原气体，温度在120°C 200°C，采用西门子U23烟气分析仪进行检测，计算公式(脱硝前烟气浓度_脱硝后烟气浓度)/ (脱硝前烟气浓度)X 100%。本专利提供的实例中脱硝效率检测值以催化剂质量为15g为例，空速> δΟΟΟΙΓ1。如増加催化剂质量，脱硝效率会提高。样品的強度指样品的抗折强度，采用三点抗折法测试强度，试样采用5mm*5mm*5Omm 的尺寸。实施例1-5
一种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法，它包括如下步骤
1)各原料所占重量百分数如表I所示，
2)将ニ氧化钛、硅铝纤维、硅溶胶和硫酸混合，挤压成型，得到催化剂载体；将硝酸锰、硝酸铈、以及钥酸铵或钨酸铵混合，得到催化剂溶液；将催化剂载体浸溃于催化剂溶液中，然后放置于烘箱中，100°c烘干lh，最后将其放入马弗炉中分段烧结，得到低温SCR催化剂。所述ニ氧化钛为锐钛矿型ニ氧化钛。为了表明材料的性能，将不同含量的材料进行测试，得到表I的检验結果。表I
权利要求
1.一种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于它由下述原料制备而成①ニ氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钥酸铵或钨酸铵，各原料所占重量百分数为ニ氧化钛20 60%，纤维I 10%，硅溶胶O 5%，硫酸O. I 1%，硝酸锰.2 30%，硝酸铈O 30%，钥酸铵或钨酸铵O 5%，水余量，各原料所占重量百分数之和为.100% 。
2.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述ニ氧化钛为锐钛矿型ニ氧化钛。
3.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述硅溶胶所占重量百分数为0. 5 5%。
4.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述硝酸铺所占重量百分数为5. 4 16. 6%。
5.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述各原料所占重量百分数为ニ氧化钛23 49%，纤维2. 4 5%，硅溶胶O I. 9%，硫酸O. 2 .O. 5%，硝酸锰3 9. 2%，硝酸铈5. 4 16. 6%，钥酸铵或钨酸铵O. 8 I. 7%，水余量，各原料所占重量百分数之和为100%。
6.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述纤维是硅铝纤维、玻璃纤维或其它无机纤维材料。
7.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述硅溶胶为含Si0230wt%的氨稳定的水溶液。
8.根据权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于所述硫酸为O. 5mol/l的硫酸溶液。
9.如权利要求I所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤 .1)各原料所占重量百分数为ニ氧化钛20 60%，纤维I 10%，硅溶胶O 5%，硫酸.O.I 1%，硝酸锰2 30%，硝酸铈O 30%，钥酸铵或钨酸铵O 5%，水余量，各原料所占重量百分数之和为100% ;选取下述原料①ニ氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钥酸铵或钨酸铵，备用； . 2)将ニ氧化钛、纤维、硅溶胶和硫酸混合，挤压成型，得到催化剂载体；将硝酸锰、硝酸铈、以及钥酸铵或钨酸铵混合，得到催化剂溶液；将催化剂载体浸溃于催化剂溶液中，然后放置于烘箱中，100°C烘干lh，最后将其放入马弗炉中烧结，得到低温SCR催化剂。
10.根据权利要求9所述的ー种高强度、高效率的低温SCR催化剂的制备方法，其特征在于所述放入马弗炉中的烧结温度范围为300-800°C，升温速率为5 — 10°C /min，保温时间为 45 — 70 min。
全文摘要
本发明涉及一种SCR催化剂及其制备方法。一种高强度、高效率的低温SCR催化剂，其特征在于它由下述原料制备而成①二氧化钛、②纤维、③硅溶胶、④硫酸、⑤硝酸锰、⑥硝酸铈、以及⑦钼酸铵或钨酸铵，各原料所占重量百分数为二氧化钛20～60%，纤维1～10%，硅溶胶0～5%，硫酸0.1～1%，硝酸锰2～30%，硝酸铈0～30%，钼酸铵或钨酸铵0～5%，水余量，各原料所占重量百分数之和为100%。该方法制备的低温SCR催化剂具有高强度、脱硝效率高的特点。
文档编号B01D53/86GK102658124SQ20121013114
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者刘建民, 王田禾, 董月红, 车璐璐, 高操 申请人:国电科学技术研究院