[发明专利]一种提高炭基SCR催化剂低温活性的制备方法

说明书

一种提高炭基SCR催化剂低温活性的制备方法，属于脱硝催化剂制备技术领域。以V₂O₅为活性组分，活性炭作为载体。称取活性炭用硝酸氧化处理，随后过滤洗涤烘干。称取草酸溶解于去离子水中，待溶解后加入钒前驱体，溶液变为蓝色后加入硝酸处理过的活性炭。将得到的混合物在微波炉腔中不同功率下搅拌浸渍，随后在不同气氛下焙烧后得到V₂O₅/AC催化剂。本发明过程简单，可操作性强，反应条件温和，所需时间短。通过微波的处理功率和浸渍时间等条件来对催化剂载体上的活性组分进行调控，经过微波处理之后的V₂O₅/AC催化剂上的V₂O₅物种分散较为均匀，减少了颗粒的聚集，提供了更多的活性位点，提高了催化剂的脱硝性能。

技术领域

本发明涉及一种提高低温SCR催化剂活性的制备方法，属于催化剂制备领域。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，高强度的能源消耗随之而来的是严重的大气污染，其中氮氧化物(NO_x)是主要的大气污染物中之一，而且还会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等一系列的环境问题。选择性催化还原技术(SCR)是目前应用最为广泛而且最为高效的脱除NO_x的技术，其中催化剂是脱硝技术的核心。现在脱硝催化剂一般放置在除尘设备和脱硫装置之后，通过脱硝催化剂的烟气的温度比较低，为避免装置改造和再热，故需开发低温脱硝催化剂。目前低温脱硝催化剂研究较多，如Mn基，Ce基催化剂等，此类催化剂活性好但抗水抗硫性能有待提高。V₂O₅对于NH₃-SCR反应具有较好的催化性能，因此研究具有较优异低温活性的钒基催化剂显得尤为重要。

碳材料作为自然界广泛存在的一种材料，具有比表面积大、化学稳定性好、结构可调控和表面可改性等优点，广泛应用于低温选择性催化还原反应。碳材料因具有较大的比表面积常被用作催化剂载体和活性组分，能够有效地使活性组分分散在载体表面，从而提高了NH₃-SCR催化活性。活性炭作为吸附剂被广泛应用于燃煤烟气中SO₂和NO_x的脱除。专利CN 102513095A公开了一种炭基材料负载铈钨的中温脱硝催化剂的制备方法，此催化剂在250-400℃内，脱硝效率稳定在90％以上。专利CN 102078753A公开了一种蜂窝状活性炭基脱硝催化剂的制备与应用方法，以硝酸锰或乙酸锰与硝酸铈的混合溶液为浸渍液，采用等体积浸渍制备蜂窝状催化剂，此催化剂在80-200℃较宽的温度范围内具有较高的脱硝活性。

微波因选择性加热、能量利用率高、反应时间短等独特的性能受到人们的关注和应用。微波的“体加热”能够迅速地加热材料，有效地减少了颗粒的聚集。近年来，微波辐照被广泛应用于化学领域来合成无机或有机材料且也被用作催化反应的加热源。专利CN102489107A公开了一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的制备方法，此方法有效实现了活性炭的再生且回收率高。负载在活性炭上的V₂O₅具有较好的低温活性和良好的抗硫性能。由于活性炭具有较强的吸收微波能力，能够快速吸收微波使载体均匀受热，促进活性组分在载体上的进一步分散。因此，本发明将微波引入到浸渍法制备V₂O₅/AC催化剂的方法中，通过改进催化剂的制备方法进一步提高V₂O₅/AC脱硝催化剂的低温活性。

发明内容

本发明通过利用微波辐照V₂O₅/AC催化剂体系，通过简单的制备方法，得到了具有优异的低温NH₃-SCR反应活性的V₂O₅/AC催化剂。催化剂制备所需要的原料廉价易得，工艺简单，在工业烟气脱硝领域有着潜在的应用前景。