一种钛铈复合脱硝催化材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种钛铈复合脱硝催化材料的制备方法及应用，属于催化剂材料制备和NH3选择性催化还原NOx(NH3‑

【技术实现步骤摘要】
一种钛铈复合脱硝催化材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于催化剂材料制备和NH3选择性催化还原NOx(NH3‑
SCR)的
，主要涉及一种以简单浸渍法制备的钛铈复合脱硝催化材料及在燃煤电厂烟气脱硝中的应用。

技术介绍

[0002]随着人们环保意识的增强和国家相关法规的日益严格，大气污染治理技术受到了众多研究者的关注。燃煤电厂烟气中氮氧化物(NO
x
)的排放严重污染了大气环境，其治理已显得刻不容缓。
[0003]选择性催化还原技术(SCR)是近年来发展最为广泛的工业脱硝技术，其工艺分为氨法(NH3‑
SCR)和尿素法。经过诸多研究表明，NH3选择性催化还原NO
x
(NH3‑
SCR)是燃煤电厂烟气脱硝行之有效的方法之一，该技术的利用原理是利用还原剂NH3将NO
x
还原为无害的N2和H2O，此工艺没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱硝效率可达到90％以上，运行可靠，便于维护。
[0004]目前商业化的工业催化剂主要为V2O
s
‑
WO3(MOO3)/TiO2，这一催化剂在300
‑
400℃高温段内表现出优异的催化性能，但是也存在一些不足，如：(1)V2O5在使用过程中容易升华脱落，进入环境产生生物毒性；(2)操作温度窗口太窄，低温反应性能欠佳，高温时产生大量副产物N2O；(3)高温热稳定性不好。因此，开发一种高效、低廉、环境友好的非钒基烟气脱硝催化剂已迫在眉睫。CeO2具有独特的萤石立方结构，优异的氧化还原性能、4f电子、良好的储/释氧能力和丰富的氧空位，是一种潜在的工业烟气脱硝催化材料。但是，通常纯CeO2表面酸性位点较少，脱硝催化活性差，且易在高温段发生NH3非选择性氧化，这在很大程度上影响了CeO2在NH3‑
SCR反应中的应用。而TiO2材料表面具备一定的酸性(L酸Ti
4+
位和B酸Ti
‑
OH位)，这有利于NH3分子的活化，主要被用作各种催化剂载体和光催化剂。市面上制备的CeO2/TiO2催化剂在300～400℃范围内对NO
x
的转化率可达到98.6％，但低于250℃区域催化剂的活性较低。而随后过渡金属元素改性的催化剂虽然低温活性优异，但抗水抗硫能力较差，中高温活性较低，且副产物N2O较多。
[0005]因此，开发具有高选择性脱硝催化剂，高稳定性，无毒无害的非钒基催化剂，仍旧是目前催化领域研究的热点。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所要解决的第一技术问题在于提供一种合成简单、可大规模生产的钛铈复合脱硝催化材料的制备方法，用于处理目前脱硝催化剂在工业固定源氮氧化物排放中对N2选择性、中高温脱硝催化性能差等问题。本专利技术所要解决的第二技术问题在于提供一种高选择性、高效、低价、环境友好的钛铈复合脱硝催化材料。本专利技术所要解决的第三技术问题在于提供一种钛铈复合脱硝催化材料在燃煤电厂烟气脱硝中的应用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种钛铈复合脱硝催化材料的制备方法，包括CePTA材料的制备和TiO2/CeO2‑
PTA复合催化剂的制备，通过简单的浸渍法制备所得。
[0009]一种钛铈复合脱硝催化材料的制备方法，具体步骤如下：
[0010]1)：将硝酸铈铵与去离子水、对苯二甲酸和N
‑
N二甲基甲酰胺混匀后进行水热反应，过夜老化，离心后得到黄色产物，洗涤烘干得到CePTA；
[0011]2)：将钛酸四丁酯冰水浴溶于无水乙醇中搅拌均匀，分次加入以步骤1)制得的CePTA粉末，放入油浴锅蒸干，拿出蒸干后的样品，烘干，最后马弗炉下焙烧得到TiO2/CeO2‑
PTA复合催化剂。
[0012]所述步骤1)中，水热反应的温度为120℃，时间为30min。
[0013]所述步骤1)中，洗涤过程用丙酮至少洗涤三次。
[0014]所述步骤1)中，洗涤过后的烘干温度为70℃，烘干时间为10h。
[0015]所述步骤2)中，钛酸四丁酯与CePTA的投料摩尔比为：1～3∶7～9。
[0016]所述步骤2)中，油浴温度保持70℃，蒸干。
[0017]所述步骤2)中，烘干步骤在烘箱中保持70℃，恒温3h。
[0018]所述步骤2)中，马弗炉的温度为450℃，焙烧2h。
[0019]所述方法制备得到的钛铈复合脱硝催化材料。
[0020]所述的钛铈复合脱硝催化材料在燃煤电厂烟气脱硝中的应用。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术引入的有机物对苯二甲酸(PTA)，焙烧得到具有特殊狭缝孔道、丰富缺陷和表面酸位的TiO2/CeO2‑
PTA催化材料，有助于提升脱硝催化剂的氧化还原能力和对反应物NH3分子的吸附活化性能。相比于普通浸渍法的TiO2/CeO2材料，TiO2/CeO2‑
PTA表现出优异的中高温脱硝催化性能，在NH3选择性氧化还原NO反应中热稳定性好，目标产物N2选择性高。并且该方法所用原料廉价易得，操作简便快捷，能耗小，对设备无特殊要求，附加环境污染少。
附图说明
[0022]图1为不同比例TiO2的TiO2/CeO2‑
PTA和TiO2/CeO2的X射线衍射(XRD)结果图；
[0023]图2为TiO2/CeO2‑
PTA和TiO2/CeO2的比表面积测试(BET)结果图；
[0024]图3为TiO2/CeO2‑
PTA和TiO2/CeO2的程序升温脱附(NH3‑
TPD)结果图；
[0025]图4为TiO2/CeO2‑
PTA和TiO2/CeO2的程序升温还原(H2‑
TPR)结果图；
[0026]图5为TiO2/CeO2‑
PTA和TiO2/CeO2的电子顺磁共振(EPR)结果图；
[0027]图6为TiO2/CeO2‑
PTA和TiO2/CeO2的透射电镜(TEM)结果图；
[0028]图7为不同比例TiO2的TiO2/CeO2‑
PTA的催化性能测试(NH3‑
SCR)反应NO转化率结果图；
[0029]图8为不同比例TiO2的TiO2/Ce02的催化性能测试(NH3‑
SCR)反应N2选择性结果图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0031]实施例1
[0032]TiO2/CeO2催化剂的制备：
[0033]1)取适量Ce(NO3)3·
6H2O，500℃下马弗炉焙烧4h得到CeO2。
[0034]2)将适量钛酸四丁酯冰水浴溶于无水乙醇中，搅拌均匀，分次加入CeO2，100℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛铈复合脱硝催化材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)：将硝酸铈铵与去离子水、对苯二甲酸和N
‑
N二甲基甲酰胺混匀后进行水热反应，过夜老化，离心后得到黄色产物，洗涤烘干得到CePTA；2)：将钛酸四丁酯冰水浴溶于无水乙醇中搅拌均匀，分次加入以步骤1)制得的CePTA粉末，放入油浴锅蒸干，拿出蒸干后的样品，烘干，最后马弗炉下焙烧得到TiO2/CeO2‑
PTA复合催化剂。2.根据权利要求1所述的钛铈复合脱硝催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，水热反应的温度为120℃，时间为30min。3.根据权利要求1所述的钛铈复合脱硝催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，洗涤过程用丙酮至少洗涤三次。4.根据权利要求1所述的钛铈复合脱硝催化材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹伟欣，赵馨，仝庆，谭伟，董林，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：