[发明专利]基于金属板的多元复合氧化物脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，涉及一种无需成型的基于金属板的多元复合氧化物脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

我国是一煤炭大国，产煤量居世界首列。煤炭可用于发电、生产等一系列关系民生的产业，由此可见煤炭在我国能源结构中占主要地位，但煤炭燃烧产生的废气污染也是一大问题。燃煤废气中主要成分是氮氧化物，它是大气主要污染源之一，不仅会引起酸雨，温室效应等破坏地球生态环境一系列问题，还可使人类产生支气管炎、肺气肿等疾病，并且危及农作物和建筑。因此，控制氮氧化物的排放具有重要的意义。

目前，治理氮氧化物污染的主要方法之一是把氮氧化物还原为氮气，即在脱硝装置中使用催化装置和催化剂提高脱硝率。现在采用的有效手段是烟气脱硝技术，在这之中NH₃的选择性催化还原（SCR）应用最广，即在催化剂存在的条件下，采用氨作为还原剂，将烟气中的NO还原为N₂。SCR技术的核心是高活性和高稳定的催化剂。目前用得比较多的是钛基钒类催化剂，根据载体不同，这些催化剂显示出不同的催化活性。这些催化剂具有成本相对较高、使用寿命短、对环境造成污染、易二氧化硫中毒，不易成型，回收难度大等缺点，在国内这种技术还处于初步应用阶段，作为关键技术的催化剂工艺制备技术积累比较欠缺，大多数催化剂是以陶瓷或活性碳为骨架，通过整体挤压或在不锈钢担体上涂覆大量TiO₂和活性物种而成。中国专利公开号为CN101352678B提出以铝基、钛基或锆基陶瓷为载体，将其浸渍在钛锆铝铈复合金属氧化物溶胶中，反复浸渍、干燥、煅烧得到活性较好的脱硝催化剂。中国专利公开号为CN101462067A以碳化硅、刚玉或和铝矾土为基体用粘结剂负载Ti、V，再煅烧制备脱硝催化剂。中国专利公开号为CN101185886A提到以堇青石蜂窝陶瓷先涂覆Al₂O₃-SiO₂-TiO₂复合溶胶，干燥焙烧后再浸渍La、V、W活性组分，焙烧得SCR脱硝催化剂。然而使用这种工艺制备的脱硝催化剂存在活性组分层薄，后期脱硝效果差，催化剂容易烧结及活性组分分布不均匀的缺点。且投资费用和运行成本高，失活催化剂废渣不能再生，大多无法再利用。因此，开发一种无需成型、可循环再生的脱硝催化剂是选择性催化还原技术迫切需要解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种无需成型的脱硝催化剂的制备方法，该脱硝催化剂是直接在金属板上，在水热条件下原位生长双金属氢氧化物，再浸渍其他活性组分，经过高温煅烧得到多元金属氧化物。从而得到一种成本相对低廉，无需成型，可循环再生的脱硝催化剂。

本发明的催化剂制备方法，其特征在于包含以下步骤：

A.       金属板的预处理：先将金属板在稀酸中除去表面氧化物，再在碱液中进行除油处理，在异丙醇中超声处理，干燥，备用；

B.       混合盐溶液的制备：取一定配比的混合液，包含 0.05~5 mol/L Ni(NO₃)₂(或Mg(NO₃)₂或Cu(NO₃)₂或Ce(NO₃)₂)以及0.1~10 mol/L NH₄Cl(或NH₄NO₃)和/或0.0005~0.1 mol/L柠檬酸钠，按配比配制混合盐溶液，用氨水调节pH值到5~10；

C.       催化剂的制备：将处理好的金属板垂直放入混合盐溶液，转移至高压反应釜中，120~200^oC水热2~48 h；原位生长制得双金属氢氧化物薄膜的金属板，

D.       将双金属氢氧化物薄膜的金属板用去离子水洗涤、干燥；或再将双金属氢氧化物薄膜的金属板浸渍在含有V和/或Mn和/或W和/或Ti和/或Ce活性组分的盐溶液中，并烘干，反复数次；

E.        煅烧：将得到的金属板在450~700 ^oC煅烧3~8 h，制得所述脱硝催化剂。

本发明其特征在于，所述混合盐溶液的pH值控制在5~10。这是因为pH值过低，金属板中的金属会迅速溶解到反应液中，在反应液中形成沉淀，很难在金属表面原位生长双金属氢氧化物薄膜；pH值过高，会使反应液中金属阳离子沉淀，同样得不到预期结构。