[发明专利]一种SCR脱硝催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种SCR脱硝催化剂，其特征在于：由以下按质量份数计的组分组成：

2.根据权利要求1所述SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述碳纳米材料为石墨烯、石墨烯中空球或碳纳米管中的一种以上。

3.根据权利要求2所述SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述石墨烯中空球通过以下制备方法制备得到：

(a)前驱体氧化石墨烯的制备：(a-1)称取2g石墨粉和2g硝酸钠放入反应器中，然后在冰水浴和搅拌条件下加入110mL质量分数为98％的浓硫酸，继续搅拌15min；分批加入12g高锰酸钾，反应30min，撤去冰浴，在室温下继续搅拌48h，此时反应物变成深褐色的粘稠溶液；再加入184mL蒸馏水继续反应15min，得到混合液；

(a-2)向混合液中加入560mL温水和40mL质量分数为30％的双氧水，静置溶液，再依次用6wt％H₂SO₄/1wt％H₂O₂的水溶液、40wt％的HCl和去离子水离心洗涤，得到暗黄色粘稠液，透析，最后配置成氧化石墨烯溶液备用或者通过喷雾干燥的方式干燥成粉末收集备用；

(b)石墨烯中空球的制备：(b-1)配置溶液A和溶液B，溶液A的组成是9mL，28％的氨水、16.25mL的乙醇和24.75mL的水；溶液B的组成为4.5mL的正硅酸乙酯和45.5mL的乙醇；

(b-2)在磁力搅拌下，将溶液B快速加入溶液A中，混合均匀，继续搅拌反应2h，离心，依次用乙醇、水洗涤，分散到水中为白色乳液；

(b-3)将步骤(a)中氧化石墨分散，得到氧化石墨烯水溶液；将氧化石墨烯水溶液与白色乳液混合，超声分散3h，冰冻成冰，放入冷冻干燥机中干燥，干燥的温度是45℃，得到黄色粉末；将黄色粉末放入管式炉中，在800℃条件下热处理4h，得到黑色均匀粉末；

(b-4)将黑色粉末溶解于质量分数为20％的氢氧化钠溶液中，搅拌反应4h，过滤，用水清洗，干燥，得到黑色蓬松粉末，即石墨烯中空球粉末。

4.根据权利要求1所述SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述成型助剂为聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1～4任一项所述SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述SCR脱硝催化剂的制备方法为将钨酸铵、偏钒酸铵、碳纳米材料、成型助剂以及二氧化钛混合，形成含有催化活性组分的复合浆料，通过挤压，干燥，焙烧后得到SCR脱硝蜂窝催化剂。

6.根据权利要求5所述SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述SCR脱硝催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将二氧化钛、成型助剂及碳纳米材料粉料混合均匀，经气体粉碎后制备成混合粉体；所述粒度分布为5～10um；

(2)将混合粉体加入适量去离子水和草酸钒、偏钨酸铵，调节PH，混合搅拌，得到复合浆料；

(3)将复合料浆放于挤压机内挤压出蜂窝状的挤压单体，并将挤压单体在100～120℃下干燥4～8小时，然后置于马弗炉中以2℃/min的速率升温至450～500℃，保留4～6小时再自然降温，得到SCR脱硝催化剂，所述催化剂的脱硝效率为90～97.2％。

7.根据权利要求6所述SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述pH为8～9，所述调节pH的物质为氨水；步骤(2)中所述混合搅拌的时间为1～3h；所述搅拌的转速为300～400r/min。

8.根据权利要求6所述SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中去离子水与二氧化钛的质量比为(200～250)：(2500～2800)。

9.根据权利要求6所述SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述气体粉碎的气源为氮气。

10.根据权利要求1～4任一项所述SCR脱硝催化剂的应用，其特征在于：所述SCR脱硝催化剂应用于烟气脱硝领域。