[发明专利]一种具有选择性催化脱硝功能的金属丝网及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有选择性催化脱硝功能的金属丝网及其制备方法，该脱硝催化剂的基体材料为不锈钢金属丝网，基体表面依次有NiAl粘接涂层，活性氧化物催化涂层，该涂层具有脱硝催化功效。首先采用喷雾造粒的方法，将纳米级活性氧化物团聚成微米级粉末，粉末中含有纳米结构，并在丝网基体上先采用等离子喷涂制备NiAl粘结层，再通过等离子喷涂方法制备纳米氧化物涂层作为脱硝催化涂层。本发明催化剂具有传热传质性能高、比表面积大、活性组分负载均匀、与基体结合强度高等优点，适用于工业生产中的催化脱硝应用。

技术领域

本发明属于催化领域，涉及一种以金属丝网为基体的脱硝涂层催化剂及制备方法

背景技术

氮氧化物(NO_x)是空气中的主要污染物，这些污染物是由汽车尾气，化石燃料的燃烧(尤其是发电厂的燃烧)造成的。NO_x对环境非常有害，会导致酸雨，光化学烟雾和臭氧层空洞等环境污染。目前，使用NH₃进行选择性催化还原(SCR)是最广泛的去除氮氧化物的使用措施。目前，许多关于SCR性能的工作大多数仅对粉末基催化剂进行测试，很少有对大规模的涂层型催化剂相关研究。

目前，常用的涂层型催化剂主要通过溶胶凝胶法、浸渍法等湿化学法制备，但是这些涂层与基体主要靠物理吸附，结合强度低，易脱落，无疑会降低涂层的使用寿命。大气等离子喷涂(APS)是一种低成本，高灵活性的涂层沉积技术，不受基体材料和涂层材料的限制，APS制备的陶瓷涂层表面呈现多孔结构可以增加涂层的比表面积，增加催化反应产生。此外，等离子喷涂可以使粉末原料处于全熔融状态和半熔融状态下进行沉积，因此涂层具有更好的附着力，并获得更长的使用寿命。

在SCR的实际工业应用中，通常采用将活性组分负载至蜂窝陶瓷中。然而，这些结构内部通道狭窄，会产生显著的压降，降低催化剂的热传递和质量传递效率。而使用丝网作为基材，可以提高传热传质性能，降低压降，增大力学强度，提高催化剂的几何柔韧性，可以在很大程度上克服传统的蜂窝型催化剂的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以大面积制备、比表面积大、脱硝效率高、成本低、结合强度良好的整体式脱硝涂层催化剂的制备方法，主要克服现有催化剂结合差、易失活等缺点。

本发明的催化剂通过以下技术方案实现：

A.金属丝网基体的预处理：先将金属丝网浸泡于0.1-2mol/L稀盐酸中除去表面氧化物，在丙酮中超声清洗，除去表面污垢与油脂；用10-40目棕刚玉进行喷砂处理，增加基体的表面粗糙度。

B.等离子喷涂粉末的制备：将粒径为5-100nm的MnO_x(MnO₂,Mn₂O₃,Mn₃O₄)、CeO₂和锐钛型TiO₂粉末、PVA粘结剂以及去离子水按一定比例制备成浆料放入球磨罐中球磨，MnO_x(MnO₂,Mn₂O₃,Mn₃O₄)、CeO₂和TiO₂的质量比为5％-40％：5％-10％：90％-50％，去离子水的加入量为初始粉末总质量的100％-150％，PVA粘接剂有效加入量为初始粉末总质量的0.1％-3％，浆料放于转速为60-300r/min的球磨机中，搅拌2-5h；搅拌均匀后采用喷雾干燥法，在入口温度为160-200℃，出口温度为100-130℃，压缩空气流量为0.8-2.0m³/h，蠕动泵转速为2-6rpm的条件下，将纳米粉末喷雾团聚，得到用于等离子喷涂的粉末，粒径为20-60μm。。