一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，该制备方法包括通过水解钛酸异丙酯的方法首先制备出无定型态的二氧化钛，然后将无定型态的二氧化钛经过酸热处理得到三种晶型二氧化钛载体，最后通过浸渍煅烧法负载氧化铈制成三种晶型二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。本发明专利技术的制备方法简单、易于操作和实施，通过该工艺制备的三种晶型二氧化钛载体负载氧化铈的催化剂处理烟气、废气中的氮氧化物，在200℃的反应温度下，具有优异的选择性催化还原脱硝性能，且能够有效克服传统含钒SCR催化剂易于对环境造成二次污染以及对人体有毒害作用的缺陷，具有成本低廉，应用广泛的优点。

A preparation method of titania supported ceria denitration catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法
本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法。
技术介绍
在工业化与城市化飞速发展的大前提下，空气污染在环境污染中的比例逐渐增加。大气污染物主要包括：粉尘/可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳等。NOx被称为氮氧化物，包括多种化合物，如一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等，主要存在形式是一氧化氮和二氧化氮，其对环境具有较强的危害。选择性催化还原脱硝法，是在一定的温度和催化剂作用下，利用还原剂将NOx还原为N2和H2O，催化剂是该技术的核心，约占整体SCR技术总成本的20-40％，催化剂性能的优劣直接影响整个SCR系统的脱硝效果。由于二氧化钛具有可与负载的金属发生“强相互作用”，使催化剂的吸附和催化性能发生改变，活性与选择性有较大变化。二氧化钛作为一种新型的脱硝催化剂载体材料备受到重视。目前，以二氧化钛为载体的催化剂多是通过煅烧制成，但是这种载体制成的催化剂，如V2O5/TiO2、MnOx/TiO2、CeO/Al2O3等，二氧化钛载体晶型不稳定，使用过程中催化剂容易失效，而且这种类型的催化剂还存在反应活性窗口温度较高，达到400℃、剧毒(V2O5/TiO2)等缺点，造成国内SCR脱硝行业能耗高、成本高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种制备工艺简单、成本低的三晶型二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，通过该方法制备的脱硝催化剂具有优异的选择性催化还原脱硝性能，较低的反应活性窗口温度的优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在异丙醇处于搅拌的状态下，将钛酸异丙酯滴加至异丙醇中，进行第一次超声处理，第一次超声处理结束后向该混合溶液添加尿素，然后进行第二次超声处理；第二次超声处理结束后，在强搅拌状态下向混合溶液中滴加蒸馏水或超纯水，至白色沉淀析出，进行第三次超声处理，第三次超声处理结束后，过滤后得到第一过滤物，将所述第一过滤物进行洗涤、烘干；(2)将步骤(1)烘干的第一过滤物加入浓度为2-4mol/L的盐酸溶液中，将第一过滤物与盐酸的混合溶液加至水热反应釜内170-180℃处理20-30h，反应完全后水热处理结束，混合溶液随釜冷却至室温，然后进行过滤得到第二过滤物，所述第二过滤物再经过洗涤、烘干得到三种晶型二氧化钛载体；(3)将步骤(2)获得的三种晶型二氧化钛载体和六水合硝酸铈共溶于水中，50℃加热搅拌混匀后，60℃烘箱烘干水分，然后升温至200℃烘烤2-3h，得到二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。本专利技术通过水解钛酸异丙酯的方法首先制备出无定型态的二氧化钛，然后将无定型态的二氧化钛采用水热反应釜酸热处理得到三种晶型二氧化钛载体，最后通过浸渍煅烧法负载氧化铈制成二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。在制备过程中采用异丙醇作为溶剂，而异丙醇与钛酸异丙酯的其中一个水解产物相同，在一定程度上抑制水解反应的进行；反应体系中再添加尿素作为水解反应抑制剂，两者共同作用，从而降低钛酸异丙酯的水解速度，水解反应缓慢进行，制备的二氧化钛颗粒度小，均质；同时采用异丙醇作为钛酸异丙酯的溶剂，反应体系简单，便于后续滤液的处理，减少二氧化钛载体的杂质；水解反应过程中通过滴加的方式向溶液中加入水，可稳定有效的控制水的滴加速度和量，进一步有效控制钛酸异丙酯的水解速度；在强搅拌状态下进行水解反应获得二氧化钛后，再进行第三次超声处理，提高析出的二氧化钛在溶液中的分散性，进一步减小二氧化钛颗粒度，为后续与盐酸反应生成三种晶型的二氧化钛载体提供有利条件。本专利技术以简单的、易于操作和实施的工艺制备三种晶型二氧化钛载体负载氧化铈的催化剂处理烟气、废气中的氮氧化物，在200℃的反应温度下，也能够具有优异的选择性催化还原脱硝性能，且能够有效克服传统含钒SCR催化剂易于对环境造成二次污染以及对人体有毒害作用的缺陷，具有经济性、环境友好的优点。优选的技术方案为，所述步骤(1)中，尿素的重量与异丙醇的体积比为0.5-1g:100ml。为了更好的控制水解反应的速度，进一步优选的技术方案为，钛酸异丙酯与异丙醇的体积比为1:15-25，钛酸异丙酯与水的体积比为1-2:1，蒸馏水或超纯水的滴加速度为3-5ml/min。为了使溶液中的各组分充分接触进行反应，进一步优选的技术方案为，所述步骤(1)中，第一次超声处理功率为230-250w，频率为40-50kHz，时间为30-60min；第二次超声处理功率为230-250w，频率为40-50kHz，时间为30-60min；所述强搅拌为磁力搅拌器搅拌，转速为2000rpm。为了使生成的颗粒物在整个反应溶液中的分散性更好，同时能反向抑制水解反应的速度，进一步提高颗粒物生成的缓慢，匀速，均质，对后续改变颗粒物晶型的反应提供更有利的条件，进一步优选的技术方案为，所述步骤(1)中，第三次超声功率为230-250w，处理频率为40-50kHz，时间为50-90min。进一步优选的技术方案为，所述步骤(1)中，洗涤为用超纯水搅拌状态下洗涤1-2次，再经过离心步骤；烘干为在50-70℃条件下烘干水分。搅拌状态下采用大量的超纯水对第一过滤物进行洗涤，使第一过滤物中残存的未反应完全的钛酸异丙酯进行快速水解，使水解反应完全，同时去除第一过滤物中的异丙醇溶剂，从而进一步提高产物的产量。进一步优选的技术方案为，所述步骤(3)中，所述三种晶型二氧化钛载体的重量与水的体积比为1g：50-100ml；所述六水合硝酸铈的质量浓度为1-4g/L。本专利技术的优点和有益效果在于：本专利技术对现有的通过焙烧的方法制备二氧化钛载体的方法进行改进，采用凝胶沉淀与水热处理相结合的方法制备出具有三种晶型的二氧化钛载体，制备方法简单，易于操作和实施，且制备出的具有三种晶型的二氧化钛载体有效增大了比表面积和表面酸性位，提高了负载的氧化铈在载体上的均匀分散和负载量，且与贵金属催化剂相比，CeO/TiO2催化剂的生产成本低廉，因此，具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的二氧化钛载体的X射线衍射图谱；图2是本专利技术实施例1制备的二氧化钛载体的X射线光电子能谱。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1本专利技术是一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：量取500ml异丙醇溶液，置于磁力搅拌器上，转速1000rpm搅拌，量取26ml的钛酸异丙酯以4ml/min的速度滴加至异丙醇溶液中，然后进行第一次超声混合处理，其中，超声功率为240W，频率40KHz，时间为30min；称取4.75g尿素加入上述第一次超声后的溶液中，然后对混合溶液进行第二次超声混合处理，其中，超声功率为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)在异丙醇处于搅拌的状态下，将钛酸异丙酯滴加至异丙醇中，进行第一次超声处理，第一次超声处理结束后向该混合溶液添加尿素，然后进行第二次超声处理；第二次超声处理结束后，在强搅拌状态下向混合溶液中滴加蒸馏水或超纯水，至白色沉淀析出，进行第三次超声处理，第三次超声处理结束后，过滤后得到第一过滤物，将所述第一过滤物进行洗涤、烘干；/n(2)将步骤(1)烘干的第一过滤物加入浓度为2-4mol/L的盐酸溶液中，将第一过滤物与盐酸的混合溶液加至水热反应釜内170-180℃处理20-30h，水热处理结束后，混合溶液随釜冷却至室温，然后进行过滤得到第二过滤物，所述第二过滤物再经过洗涤、烘干得到三种晶型二氧化钛载体；/n(3)将步骤(2)获得的三种晶型二氧化钛载体和六水合硝酸铈共溶于水中，50℃加热搅拌混匀后，60℃烘箱烘干水分，然后升温至200℃烘烤2-3h，得到二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在异丙醇处于搅拌的状态下，将钛酸异丙酯滴加至异丙醇中，进行第一次超声处理，第一次超声处理结束后向该混合溶液添加尿素，然后进行第二次超声处理；第二次超声处理结束后，在强搅拌状态下向混合溶液中滴加蒸馏水或超纯水，至白色沉淀析出，进行第三次超声处理，第三次超声处理结束后，过滤后得到第一过滤物，将所述第一过滤物进行洗涤、烘干；
(2)将步骤(1)烘干的第一过滤物加入浓度为2-4mol/L的盐酸溶液中，将第一过滤物与盐酸的混合溶液加至水热反应釜内170-180℃处理20-30h，水热处理结束后，混合溶液随釜冷却至室温，然后进行过滤得到第二过滤物，所述第二过滤物再经过洗涤、烘干得到三种晶型二氧化钛载体；
(3)将步骤(2)获得的三种晶型二氧化钛载体和六水合硝酸铈共溶于水中，50℃加热搅拌混匀后，60℃烘箱烘干水分，然后升温至200℃烘烤2-3h，得到二氧化钛负载氧化铈的脱硝催化剂。


2.根据权利要求1所述的二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，尿素的重量与异丙醇的体积比为0.5-1g:100ml。


3.根据权利要求2所述的二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘通，宋正兴，沈卫东，
申请(专利权)人：江苏亿金环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32