[发明专利]网络状多元复合氧化物整体式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，涉及一种网络状多元复合氧化物整体式脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物（NOx）包括NO、N₂O、NO₂、N₂O₄等，是主要大气污染物之一，同时也是酸雨、高地面臭氧浓度和光化学烟雾的成因物质。NOx的污染已成为全球性环境问题，我国在2010年的氮氧化物排放量为2273.6万吨，其中机动车排放的NOx排放量约占全国氮氧化物总排放量的1/3，其余为火力发电厂等固定源排放。随着我国经济的不断发展，NOx排放量也在不断增加。世界上许多国家已经发布了严格规定来限制NOx的排放，国内企业也在收取NOx 排污费，因而，如何控制NOx 排放量已成为企业所必须面临的问题。

现今减少NOx排放的方法主要有防止氮氧化物产生和脱除氮氧化物。防止氮氧化物产生常用方法是锅炉改进和低氮氧化物燃烧技术，而选择性催化还原技术（SCR）是脱除氮氧化物的常用方法。以NH₃为还原剂的SCR技术是目前工业上最有效的方法。SCR技术的核心是催化剂的研究。在实际应用中，催化剂必须负载在一些成型的载体上，即成为整体式催化剂。目前整体式催化剂所使用的载体大多是蜂窝状陶瓷或者活性炭，这种载体易受烟气中的水、二氧化硫和粉尘的影响发生堵塞和中毒，且陶瓷或活性炭载体需成型、机械强度低、传质性能差、使用寿命短、热响应慢、易破碎等，增加了动力系统的耗能。因此，金属载体受到广泛的关注。金属载体具有排气阻力小、热导率高、热熔小等优点。中国专利CN101391214A提及一种蜂窝状金属筛网催化剂的制备方法，其步骤为：材料预处理，电泳沉积Al₂O₃，浸渍TiO₂溶胶，焙烧后浸渍负载V、Mo活性组分，再经干燥、煅烧得到催化剂。中国专利CN101274282B涉及一种以表面附着阳极氧化膜不锈钢金属丝网为载体，采用浸渍方法负载稀土金属Ce，贵金属Pt、Pd为活性组分制备的催化剂。中国专利CN100455352C和中国专利CN102166515A提到用附着氧化铝涂层的蜂窝状金属丝网负载TiO₂或WO₃-TiO₂，煅烧后浸渍活性组分，再次煅烧得到产物。上述提到的催化剂都存在活性组分高温易烧结、易脱落、制备步骤繁琐、处理成本高、失活催化剂废渣不能再生、催化剂无法再利用等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有脱硝催化剂活性组分分布不均、制备步骤多、耗能高、易脱落、失活后催化剂无法再生或再生困难等缺点，提供一种无需成型的脱硝整体式催化剂及其制备方法，该脱硝催化剂是通过水热法直接在金属丝网上原位生长多元复合金属氢氧化物，经过高温煅烧得到多元复合金属氧化物。这种催化剂具有规则多样化形貌，是一种成本相对低廉、活性组分分布均匀、高比表面积、无需成型、可循环再生的脱硝催化剂。

本发明的催化剂通过以下技术方案实现：

A.       金属丝网的预处理：先将金属丝网在稀酸中除去表面氧化物，在异丙醇中超声处理，将金属丝网卷成卷状，真空干燥，备用；

B.       混合盐溶液的制备：混合盐溶液的配比为0.01~5 mol/L Ni(NO₃)₂、0.01~10 mol/L Mn(NO₃)₂、0.1~15 mol/L NH₄Cl或NH₄NO₃，和0.0005~1mol/L柠檬酸钠，按配比配制混合盐溶液，再用氨水调节pH值到5~10；

C.       催化剂的制备：将处理好的金属丝卷放入混合盐溶液，转移至高压反应釜中，120~300^oC水热2~48 h，在金属丝卷表面原位生长多元复合金属氢氧化物薄膜；

D.       煅烧：将表面包覆多元复合金属氢氧化物薄膜的金属丝卷用去离子水洗涤、干燥，450~900 ^oC煅烧3~12h，制得所述脱硝催化剂。

所述混合盐溶液的pH值控制在5~10。这是因为pH值过低，金属丝网中的金属会溶解到反应液中，与其他金属离子形成共沉淀，很难在金属表面原位生长花状多元复合金属氢氧化物薄膜；pH值过高，会使反应液中金属阳离子沉淀，无法进一步反应生成规则形貌。