本發明涉及氮氧化物還原催化劑的制備，特別是一種五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑及其制備方法。
背景技術：
氮氧化物是造成酸雨、酸霧、光化學煙霧、溫室效應和臭氧層破壞等諸多環境問題的主要污染物之一，近30年來受到極大關注，并相應產生諸多控制技術。柴油機尾氣中也含有大量的氮氧化物，研究表明其貢獻高達人為氮氧化物排放量的10％，且近年來對柴油機氮氧化物排放的控制標準日益嚴格。
尿素選擇性催化還原(urea-scr)系統是降低重型柴油機氮氧化物最有效的技術措施之一，該方法具有效率高、選擇性好和經濟性等優點。隨著排放法規的日益嚴格和尿素scr技術的發展，該技術在歐洲等發達國家和地區得到廣泛的應用。
柴油機脫硝催化劑主要有三種類型：貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑及沸石類催化劑。貴金屬催化劑雖起步較早，但由于選擇性和高溫穩定性較差限制了它的廣泛應用。沸石類催化劑在歐美有廣泛的應用，但其抗硫性、水熱穩定性差。金屬氧化物催化劑中釩基催化劑負載于二氧化鈦已經使用多年，而且由于其較高的脫硝活性、抗硫性，仍然是最好的商業催化劑。研究表明，在一些新興市場國家，柴油機中的硫含量可能達到2000ppm，商業釩系scr催化劑用于柴油機尾氣脫硝有很好的應用前景。我國柴油就存在硫含量普遍高的現象，我國除北京、上海、廣州以外的大部分地區柴油中硫含量都超過50ppm，有的甚至高達350-2000ppm。因此抗硫性是選擇催化還原催化劑必須考慮的問題。
目前，在實驗室條件下大部分的脫硝催化劑為粉末狀，然而這種催化劑由于壓降較大不適合于工業應用，因此整體式催化劑成為實際應用中最為普遍的形式。擠壓式催化劑是目前認為最有效的技術，該方法是按照催化劑成分制漿，擠壓成一定形狀然后干燥煅燒，但由于處于中心的催化劑未直接和煙氣接觸，并沒有完全被利用。而且該工藝需要大量的催化劑粉末，造價較高，同時該方法制備過程較為復雜。因此開發一種具有成本較低且制備方法簡單的催化劑勢在必行。v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑是一種較好的選擇，它是將活性成分制備成為薄狀的紙質狀態，便于后續制備各類形態，極大地降低了催化劑粉末用量從而降低催化劑成本。
v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑的制備包括兩個或三個步驟。首先是將納米二氧化鈦粉末、玻璃纖維、偏釩酸銨、硅溶膠、淀粉、粘土和水等，按照一定比例進行混合、攪拌制漿，然后在抄紙機上抄片，使用干燥滾筒進行干燥，得到需要的纖維紙催化劑。纖維紙催化劑再經過高溫煅燒硬化處理，得到需要的催化劑。采用該制備方法最大的優勢是制備方法簡單。此外反應物擴散到催化活性物質表面距離短，催化劑可充分利用。本發明提出了通過纖維紙v2o5-wo3-tio2催化劑，可提高催化劑，可實現煙氣尾氣的高效率脫硝。
技術實現要素：
本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑及其制備方法，該制備方法工藝簡單、生產成本低；纖維紙的比表面積大，提高了催化劑活性物質在纖維紙表面的分散性；制得的催化劑具有很高的催化活性。
本發明的技術方案：
一種五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑，由v2o5、wo3、tio2、玻璃纖維、sio2、淀粉和粘土組成，各組分的質量百分比含量：v2o5為1-3％、wo3為5-8％、玻璃纖維為8-12％，sio2為1-3％，淀粉為1-4％，粘土為1-2％，tio2為余量。
一種所述五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑的制備方法，以納米二氧化鈦為載體，以v2o5為主催化劑、wo3為助催化劑、玻璃纖維為強化劑，硅溶膠、淀粉、粘土為粘結劑，采用制漿、抄紙、干燥、煅燒的工藝制備，步驟如下：
1)制漿工藝
將偏釩酸銨和鎢酸銨于60℃下溶解于去離子水中，攪拌1h后加入納米tio2銳鈦礦粉末，攪拌2h形成均勻分散液，然后加入酸性硅溶膠并攪拌均勻得到混合液，再加入淀粉、黏土和玻璃纖維，攪拌10h后得到穩定的漿液，漿液的固體混合物中偏釩酸銨(nh4vo3)、鎢酸銨[(nh4)2wo4]、納米tio2銳鈦礦粉末、酸性硅溶膠(sio2)、淀粉、黏土和玻璃纖維的質量百分比按照以下的質量比計算：v2o5為1-3％、wo3為5-8％、玻璃纖維為8-12％、sio2為1-3％、淀粉為1-4％、粘土為1-2％，納米tio2銳鈦礦粉末為余量，漿液中的固體含量為40-60wt％。
2)抄紙與催化劑煅燒工藝
將上述漿液均勻混合后，用抄紙機抄片，然后經干燥滾筒進行干燥處理，在75℃的干燥溫度下干燥30min，最后將v2o5-wo3-tio2纖維紙置于馬弗爐中在500℃溫度下煅燒6h，制得v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑。
本發明的技術分析：
根據scr脫硝機理，氨首先擴散到催化劑表面并吸附形成過渡態，然后和氣體中的一氧化氮反應。因此催化劑的比表面積和催化劑的利用率對催化反應十分重要。通過將v2o5-wo3-tio2制備成為纖維紙催化劑，能夠極大的提高比表面積，從而有利于催化劑的高度分散，提高催化活性。
本發明的優點是：
該制備方法工藝簡單，通過將活性物質、載體、玻璃纖維和粘結劑直接混合形成漿液，克服傳統的浸漬或者擠壓成型工藝，采用造紙工藝，制備v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑，極大地提高了催化劑的比表面積，從而提高了催化劑活性物質在基體表面的分散性和活性，使催化劑的利用率得到較大提高。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明的技術特征作進一步的說明：
實施例1：
一種五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑，由v2o5、wo3、tio2、玻璃纖維、sio2、淀粉和粘土組成，各組分的質量百分比含量：v2o5為1％、wo3為5％、玻璃纖維為12％，sio2為3％，淀粉為4％，粘土為2％，tio2為余量；其制備方法是以納米二氧化鈦為載體，以v2o5為主催化劑、wo3為助催化劑、玻璃纖維為強化劑，硅溶膠、淀粉、粘土為粘結劑，采用制漿、抄紙、干燥、煅燒的工藝制備，步驟如下：
1)制漿工藝
將偏釩酸銨和鎢酸銨于60℃下溶解于去離子水中并攪拌1h后，加入納米tio2銳鈦礦粉末并攪拌2h形成均勻分散液，然后加入酸性硅溶膠并攪拌均勻得到混合液，再加入淀粉、黏土和玻璃纖維，攪拌10h后得到穩定的漿液，漿液中的固體含量為60wt％，其中固體中：v2o5為1wt％、wo3為5wt％、tio2為73wt％、玻璃纖維為12wt％，sio2為3wt％，淀粉為4wt％，粘土為2wt％；
2)抄紙與催化劑煅燒工藝
將上述漿液均勻混合后，用抄紙機抄片，然后經干燥滾筒進行干燥處理，在75℃的干燥溫度下干燥30min，最后將v2o5-wo3-tio2纖維紙置于馬弗爐中在500℃溫度下煅燒6h，制得v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑。。
該催化劑在600ppmso2尾氣中，反應溫度300-450℃的條件下，no的脫除率為90％。
實施例2：
一種五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑，由v2o5、wo3、tio2、玻璃纖維、sio2、淀粉和粘土組成，各組分的質量百分比含量：v2o5為1％、wo3為4％、玻璃纖維為10％，sio2為1.5％，淀粉為2％，粘土為1.5％，tio2為余量；其制備方法是以納米二氧化鈦為載體，以v2o5為主催化劑、wo3為助催化劑、玻璃纖維為強化劑，硅溶膠、淀粉、粘土為粘結劑，采用制漿、抄紙、干燥、煅燒的工藝制備，步驟如下：
1)制漿工藝
將偏釩酸銨和鎢酸銨于60℃下溶解于去離子水中并攪拌1h后，加入納米tio2銳鈦礦粉末并攪拌2h形成均勻分散液，然后加入酸性硅溶膠并攪拌均勻得到混合液，再加入適量的淀粉、黏土和玻璃纖維，攪拌10h后得到穩定的漿液，漿液中的固體含量為50wt％，其中固體中：v2o5為1.0wt％、wo3為4wt％、tio2為80wt％、玻璃纖維為10wt％，sio2為1.5wt％，淀粉為2wt％，粘土為1.5wt％；
2)抄紙與催化劑煅燒工藝
將上述漿液均勻混合后，用抄紙機抄片，然后經干燥滾筒進行干燥處理，在75℃的干燥溫度下干燥30min，最后將v2o5-wo3-tio2纖維紙置于馬弗爐中在500℃溫度下煅燒6h，制得v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑。。
該催化劑在1500ppmso2尾氣中，反應溫度300-450℃的條件下，no的脫除率為92％。
實施例3：
一種五氧化二釩-三氧化鎢-二氧化鈦纖維紙催化劑，由v2o5、wo3、tio2、玻璃纖維、sio2、淀粉和粘土組成，各組分的質量百分比含量：v2o5為3％、wo3為8％、玻璃纖維為8％，sio2為1％，淀粉為1％，粘土為1％，tio2為余量；其制備方法是以納米二氧化鈦為載體，以v2o5為主催化劑、wo3為助催化劑、玻璃纖維為強化劑，硅溶膠、淀粉、粘土為粘結劑，采用制漿、抄紙、干燥、煅燒的工藝制備，步驟如下：
1)制漿工藝
將偏釩酸銨和鎢酸銨于60℃下溶解于去離子水中并攪拌1h后，加入納米tio2銳鈦礦粉末并攪拌2h形成均勻分散液，然后加入酸性硅溶膠并攪拌均勻得到混合液，再加入適量的淀粉、黏土和玻璃纖維，攪拌10h后得到穩定的漿液，漿液中的固體含量為40wt％，其中固體中：v2o5為3wt％、wo3為8wt％、tio2為78wt％、玻璃纖維為8wt％，sio2為1wt％，淀粉為1wt％，粘土為1wt％。
2)抄紙與催化劑煅燒工藝
將上述漿液均勻混合后，用抄紙機抄片，然后經干燥滾筒進行干燥處理，在75℃的干燥溫度下干燥30min，最后將v2o5-wo3-tio2纖維紙置于馬弗爐中在500℃溫度下煅燒6h，制得v2o5-wo3-tio2纖維紙催化劑。
該催化劑在800ppmso2尾氣中，反應溫度300-450℃的條件下，no的脫除率為95％。