[发明专利]一种脱硝催化剂用二氧化钛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保材料领域，具体涉及一种用于烟气脱硝催化剂的载体材料，该载体材料是一种二氧化钛，并进一步涉及该种脱硝催化剂用二氧化钛的制备方法。

背景技术

近几年我国出现大范围雾霾天气，受此影响，很多地方空气质量都是六级以上的严重污染。究其原因，随着国家经济和工业高速发展，工业废气、工业燃煤、火力发电燃煤、汽车尾气排量逐年上升。特别是燃煤烟气排放中的氮氧化物（NOX）在空气中形成硝酸，导致PM2.5颗粒的产生，最终形成雾霾。因此氮氧化物（NOx）成为目前污染大气的主要有害物质之一，除脱烟气中的氮氧化物（NOx）极为迫切。选择性催化还原（selective catalytical  reduction,简称 SCR）脱硝是指在一定温度和催化剂作用下，利用还原剂（NH3、甲烷、硫脲、CO、H2等）选择性地将氮氧化物（Nox）还原为无污染的氮气，从而达到净化空气的目的。由于SCR技术具有反应温度较低，净化率高，运行可靠，二次污染小等优点，是目前应用最广的烟气脱硝技术。SCR系统中，催化剂的性能直接影响NOx的脱除效果，以锐钛型二氧化钛（TiO2）为载体，负载钒氧化物作为活性物质，是目前应用最为广泛的脱硝催化剂。其中脱硝催化剂载体属于核心材料，占脱硝催化剂重量的80%- 90%，其性能直接关系到脱硝率。

二氧化钛由于具有良好的量子尺寸效应、表面效应，在用于催化剂载体时具有明显的优势。现阶段国外可以生产适用于SCR催化剂的TiO2 载体，该类型TiO2载体的制备工艺为保密技术。国内对脱硝催化剂载体TiO2的制备主要采用配置钛的前驱物（如硫酸钛、四氯化钛、偏钛酸等、钛酸酯等）浆液通过掺钨、活化分散、高温焙烧从而得到纳米级二氧化钛，脱硝载体时，由于受到高温冲击，在超过600℃时锐钛型二氧化钛的微细晶粒极易生长向金红石型转变，造成大晶粒的硬性团聚，比表面积下降，催化活性下降。其缺点主要体现在脱硝效率低、使用寿命短。目前国内以TiO2为载体的SCR催化剂脱硝率只有80％～85％，使用寿命为25000h左右，如果受到高温烟气的冲击，寿命更短，不但增加了脱硝达不到要求，而且频繁更换工程巨大。

中国发明专利公开号CN101757907A公开了一种用于蜂窝状SCR脱硝催化剂制备的含钨二氧化钛粉体及其制备方法，该方法将偏钛酸制成浆液A，同时将钨溶解于去离子水中制备成溶液B，然后将溶液B加入浆液A中，经过喷雾干燥、300-550℃煅烧3-7小时，得到钛钨脱硝粉体，氧化钨可以有效阻止二氧化钛由锐钛型向金红石型转变。但该方法由于将钨完全分散于钛液中并高温煅烧而得，大部分钨被包覆在二氧化钛中，利用率大幅降低，造成成本升高，尤其是用于烟气脱硝温度高于600℃时晶格中氧缺陷增加，极易导致催化剂载体向金红石型晶型转变，催化剂失活。

中国发明专利公开号CN102773098A公开了一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，该方法将四氯化钛溶液中分步掺杂金属元素镧和金，通过高温煅烧而得，利用贵金属金提高催化性能，利用镧提高热稳定性。但该方法所得的纳米二氧化钛催化剂只在550-600℃具有较好的活性，温度过高或过低催化活性都快速降低，因此温度适应性较窄，而且采用贵金属成本极高，难以大范围使用。

中国发明专利公开号CN1891335A公开了一种制备纳米二氧化钛的方法及产品，该发明以四氯化钛为原料，通过水解实现晶格内掺杂，将N、S、AL、Si、Sn、Fe、Cu等元素掺杂在纳米二氧化钛晶格内，形成晶格缺陷具有较高的光催化活性。但该二氧化钛是一种混晶，含有较高的金红石型，因此不适合用于脱硝催化剂载体。

根据上述，由于锐钛型二氧化钛的晶粒较小，比表面积较大适合于做脱硝催化剂载体。但在实际应用中锐钛型二氧化的晶型容易受高温影响而发生相转变，应用于脱硝催化剂载体当烟气达到600℃以上时锐钛型二氧化钛晶粒不断生长转化为大晶粒的金红石型二氧化钛，最终导致催化剂比表面积降低，催化剂失去活性，脱硝效率低，使用寿命变短。

发明内容

本发明针对上述脱硝二氧化钛存在的缺陷，提出一种脱硝催化剂用二氧化钛，其特征是脱硝催化剂用二氧化钛由工业级锐钛型二氧化钛和碳硅聚合物组成。