[发明专利]基于六方氮化硼改性的超高温催化剂、制备方法

说明书

本发明提供一种基于六方氮化硼改性的超高温催化剂及其制备方法，以六方氮化硼/二氧化钛复合材料为载体，V₂O₅、WO₃及稀土元素作为活性物质，经高温煅烧制为脱硝催化剂。通过高导热、低热膨胀、耐热耐腐蚀的氮化硼对二氧化钛的掺杂改性，提高了催化剂的耐热能力，氧化钨及稀土元素的引入扩宽了脱硝催化反应温度窗口，避免高温下的氨直接氧化，提高催化剂在高温下温度的脱硝反应活性。

技术领域

本发明涉及工业催化剂技术领域，具体来说是一种基于六方氮化硼改性的超高温催化剂、制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气主要污染物之一，是导致酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏重要原因之一。燃煤发电厂、水泥长、钢铁厂等行业是固定源NOx主要来源。选择性催化还原技术(SCR)是目前应用最广泛的烟气脱硝技术，该技术的核心是SCR脱硝催化剂。目前商业化的SCR催化剂工作温度窗口约为180～450℃，但不同行业所产生含NOx烟气温度差别极大，如钢铁烧结烟气仅80～180℃，而水泥行业烟气温度约900℃，玻璃行业烟气温度约450～550℃，垃圾焚烧炉、燃气轮机等场景排放烟气温度亦超过500℃，开发适宜高温运行环境的脱硝催化剂具有重要意义。

常见商用钒钛系催化剂载体二氧化钛在高温运行下发生烧结，氧化钛晶型由锐钛矿型向金红石型转变，比表面积急速下降，高温工况下脱硝性能降低。以耐热材料代替传统氧化钛作为载体是一种较为常见的策略，提高脱硝催化剂的高温稳定性。专利CN112108143A中以氧化钛为载体，添加少量氧化铝、氧化锆、氧化镁辅助增强高温稳定性，但专利中V₂O₅含量较高，易发生氨气直接氧化，降低脱硝活性，且氧化镁存在对脱硝活性有不良作用。专利CN104492462 A中使用了氧化硅、氧化铝、氧化锆作为载体，虽然在高温下能稳定存在，但导热效果不佳，不利于催化剂烧结及使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种利于烧结的超高温催化剂。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种基于六方氮化硼改性的超高温催化剂，以六方氮化硼/二氧化钛复合材料为载体，以V₂O₅、WO₃及稀土元素作为活性物质，其中，六方氮化硼/二氧化钛复合材料质量比为1:9～5:5，V₂O₅含量为0.1％-2％，WO₃含量为1-5％，La₂O₃含量1-5％。

进一步的，所述六方氮化硼/二氧化钛复合材料质量比为3:7，V₂O₅含量为0.15％，WO₃含量为2.5％，La₂O₃含量2.5％。

与上述催化剂对应的，本发明还提供上述催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)六方氮化硼预处理：取5份六方氮化硼、1份尿素溶于装有3份水和3份乙醇的球磨罐中，在200-400r/min转速下球磨2小时；

2)六方氮化硼/二氧化钛复合材料制备：按照六方氮化硼/二氧化钛质量比在1)中球磨罐中加入一定量二氧化钛、水、乙醇，继续球磨2小时，所得产物经洗涤、干燥备用；

3)活性物质负载：按照V₂O₅、WO₃、La₂O₃的质量比将前驱体溶于水中，与步骤(2)得到的复合材料载体进行混合负载、50℃水浴搅拌干燥、煅烧后即得到超高温催化剂。

进一步的，所述步骤中2)中六方氮化硼/二氧化钛质量比为1:9～5:5。