[发明专利]一种微发泡脱硝催化剂载体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保材料领域，具体涉及烟气脱硝的催化剂载体领域，并进一步涉及一种微发泡脱硝催化剂载体的制备方法。

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。经过几十年的努力，我国在控制燃煤粉尘以及二氧化硫污染方面已经得到一定的成功，但是氮氧化物（NOX）的污染尚未得到控制。因此，如何有效的控制NOx的排放成为目前环保领域的焦点。选择性催化还原（selective catalytical  reduction,简称 SCR）脱硝法，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NOx还原为无污染的氮气，从而达到净化空气的目的。SCR系统中，催化剂的性能直接影响NOx的脱除效果，由于脱硝催化剂的主体由催化剂载体构成，占脱硝催化剂重量的80%- 90%，其性能直接关系到NOx的脱硝率，因此，研究脱硝催化剂载体尤为重要。

锐钛型二氧化钛（TiO2）由于比表面积大、催化活性高、不易被硫化成为目前脱硝催化剂载体的首选。然而在催化剂生产制造过程中，为了实现催化剂载体高比表面积，通常需要利用钛的前驱物进行煅烧，所制备的催化剂存在活性与寿命不稳定的问题，增加了脱硝工程的运营维护成本，而且生产过程的废气及废水严重地污染着大气环境。现阶段国内对脱硝催化剂载体T i O 2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）通过掺钨、活化分散、高温焙烧从而得到微孔的高比表面积和高活性脱硝催化剂载体，在实际应用中，催化剂载体的内部微孔负载更多的活性物质，而氮氧化物很难进入内部孔道，这样直接导致只有催化剂载体外表面积的活性物质进行催化反应，从而使活性物质利用率低，活性位点反而减少了，因此最终脱硝效率降低。另外，催化剂载体内部孔道比表面积过大，更容易引起催化剂堵塞和中毒，造成催化活性降低。

中国发明专利公开号CN 101464554A公开了一种用泡沫型二氧化钛催化剂的制备方法，该方法通过对钛的前驱物稠化，利用马弗炉高温烧结得到泡沫状的二氧化钛，尽管泡沫的形成可提高比表面积，但该方法是通过挥发溶剂形成的泡沫，孔洞较大，用于脱硝催化剂载体时活性剂极易包覆在大孔洞中，导致活性剂利用率低，以至于孔洞堵塞造成活性剂失效。

中国发明专利公开号CN1189400C公开了一种制备光催化的二氧化钛粉末的方法，该方利用偏钛酸为原料，通过热空气喷雾干燥和烧结得到二氧化钛粉末具有多孔和高比面积，多孔和高比面积可以用于脱硝催化剂载体，但在使用中活性剂易驻留在孔洞内，一旦孔洞被烟气堵塞，就会导致氮氧化物与活性剂接触减少，催化反应减弱，因此该多孔二氧化钛用于脱硝催化剂存在缺陷。

上述专利通过发泡和多孔化增加催化剂的比表面积，孔洞的存在可以极大的增加其比表面积，但是现有发泡和微孔化技术都有其致命的缺点：表现在粉体粗糙，内孔径较多，只适合于直接接触催化相对洁净的气体，如果负载活性剂用于燃煤烟气的脱硝，烟气中大量的灰尘极易导致孔洞堵塞，造成活性物质失效或利用率降低。

中国发明专利公开号CN 101618342 B公开了一种聚合物修饰的高活性纳米二氧化钛催化剂及其制备方法，该发明为增加二氧化钛的表面活性和比表面积，采用聚合物修饰得到高活性纳米二氧化钛催化剂，具有良好的光催化活性，该发明没有通过增加孔洞来提高比表面积，而是通过对二氧化钛表面的修饰来提高比表面积和活性，但该纳米二氧化钛无法负载活性物质，因此无法用于脱硝催化剂载体。

    根据上述，二氧化钛比表面积的增大往往是通过微孔的增多来达到的，但用于脱硝催化剂载体时二氧化钛微粒的内孔驻留较多的活性物质，而氮氧化物往往很难接进入内孔道，这样相当于只利用了催化剂的外面积，从而使活性位点减少，甚至内孔引起的比表面积过大后，催化剂往往更容易催化剂堵塞和中毒，造成催化活性降低。

发明内容