一种比表面积可调的TiSiCeOx催化材料的合成方法，属于氧化物催化剂技术领域。以聚乙二醇（PEG）为作为分散剂，采用水解法制备不同Ti/Si比的TiSiCeOx材料，通过调节Ti/Si的投料比可以实现对材料的比表面积的控制，且孔径分布较窄。本发明专利技术原料廉价易得，制备过程简单，制备条件容易控制，产物的形貌和尺寸可控，具有一定的NH3-SCR催化活性和N2选择性。
【技术实现步骤摘要】
—种比表面积可调的TiSiCeOx催化材料的合成方法
本专利技术涉及一种比表面积可调节的催化材料的合成方法，属于氧化物催化剂
。
技术介绍
在多相催化领域，(非)金属氧化物常常作为载体或者活性组分，其中氧化物诸如氧化铝(A1203)、二氧化钛(Ti02)、二氧化铈(Ce02)、二氧化硅(S12)等在VOCs催化氧化、车用三效催化剂、SCR催化剂中有着广泛的应用。目前，氮氧化物NOx是主要大气污染物之一，其主要来自汽车尾气、工业排放等。为了营造更好的大气环境，控制、减少排放，国务院出台了大气污染控制的相关条款，明确了控制氮氧化物排放的规划与要求。而实现NOx的减量排放，对“脱硝”技术的研发与推广提出更高的要求。在氮氧化物排放控制技术里，低温选择性催化还原(SCR)技术是目前最常用也是最受关注的处理技术，利用还原剂HC、NH3> CO等在催化剂作用下有效的将NOx污染物转为无害化的N2,实现污染物减量排放的目的。在SCR技术中，催化剂的选择最为关键，T12因为其良好的活性、耐硫性等已经实现在V-W (Mo)-Ti系列催化剂中的工业化应用；同时也存在比表面积低、高温易烧结等问题。由于 T12 表面仅存在 Lewis 酸位(Μ.D.Amiridis et al, J.Catal.1996，161，247-253)，若引入其他组分使此类载体的表面Bronsted酸位增加(Caixia Liu et al, Environ.Sc1.Technol.2012, 46，6182-6189)，同时起到对T12颗粒的分散作用，从而有利于改善载体的热稳定性和催化活性。基于此，在前人研究工作的基础上，结合sol-gel的方法，采用Si和Ti的前驱体在表面活性剂的作用下进行共沉淀，由于S1-OH与T1-OH同表面活性剂的作用从而有效避免大颗粒的形成，实现二组分的较好结合。对于以T12为载体的催化剂的研究已表明第二组分S12的引入，可以明显增加催化剂的表面B酸位，有益于NH3的吸附，进而促进NH3-SCR反应的进行(Yanx i aoPan et al，J.Environ.Sc1.2013，25，1703-1711;Caixia Liu et al, Environ.Sc1.Technol.2012，46，6182-6189)。CeO2由于具有储氧能力，在三效催化、VOCs催化氧化反应中有较为广泛的应用，同时在SCR领域，以Ce02/Ti02为代表的催化剂表现出良好的活性和稳定性。从而使得TixSihCeaci5Ou材料本身即对NO的选择性催化还原反应具有一定的催化活性。同时作为一种载体，也可能用到其他诸如VOCs催化氧化反应中。杨晓光等(物理化学学报，2005，21:33-37)比较了溶胶-凝胶法，液相浸溃法，化学气相沉积几种方法制备得到的S12-T12的复合材料。Motonobu Kobayashi 等(Motonobu Kobayashi , et al.CatalysisLetters.2006，112，37-44)分别以硫酸氧钛和硅溶胶为Ti源和Si源，钥酸铵为Mo源，采用氨水为沉淀剂，采用共沉淀的方法制备得到一种T12-S12-MoO3材料(S12含量为7?30wt%)，并以其为载体，制备V205/T12-S12-MoO3,并表现出良好的低温活性和抗硫能力。Yue Peng 等(Yue Peng et a I , Applied CatalysisB:Environmental, 2013, 140-141，276-282)等采用浸溃法制备出 CeO2 - W03/T12-S12 催化剂，结果发现S12的引入，提高其比表面积，改善了活性组分Ce、W物种的分散，增加了催化剂表面的B酸酸位，提高了催化剂的低温活性。根据文献报道，S12的引入多以添加物形式出现，即在以T12为主要载体的前提下，通过S12的加入，改善其性能。且由于制备方法的不同，催化材料的比表面积、孔径分布等也不尽相同。本专利技术描述的方法是以聚乙二醇(PEG)为作为分散剂，采用水解法制备不同Ti/Si比的TiSiCeOx材料，通过调节Ti/Si的投料比可以实现对材料的比表面积的控制，且孔径分布较窄。迄今为止，尚无文献和专利报道此类表面积可调节的TiSiCeOx催化材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型TiSiCeOx多孔催化材料的制备方法。该方法是在表面活性剂PEG存在的条件下，通过共沉淀的方法，调控体系的pH至9~10，保证了体系中各组分沉淀完全。所述的一种TiSiCeOx多孔催化材料制备的方法，其特征在于，包括如下步骤:(I)将称量的PEG溶解于去离子水中，搅拌至完全溶解(PEG浓度为20~80g/L，其优选浓度为50g/L)，后加入铈源，使得铈的摩尔浓度为O~0.075mol/L。(2)将Ti源和Si源分别溶解到乙醇中，后依次添加至步骤(1)含有PEG的硝酸铈溶液中；步骤(1)中水的用量/步骤(2)乙醇总用量体积比=(I~5)/1,优选比例为水/乙醇=4/1 ；Ce/(Ti+Si)的摩尔比=0 ~0.15，优选比例 0.05 ；(3)配置质量浓度为5~20%的沉淀剂溶液，搅拌条件下滴加到步骤(2)混合溶液中，至pH≥9 (优选pH至9~10)，室温静置陈化12~24h ；(4)过滤后80~120°C烘干，400~500°C焙烧2~5h得到TiSiCeOx多孔催化材料。上述步骤(2)中通过调节Ti源和Si源的比例来调节TiSiCeOx多孔催化材料的比表面积。其中X表示的O的含量，使得TiSiCeOx多孔催化材料中T1、S1、Ce元素与O的摩尔比为1:2。TiSiCeOx多孔催化材料中Ce的添加量为Ce/(Ti+Si)的摩尔比=0~0.15，其优选铈组成可表示为TiySihCeatl5C^1 (y=0~1，Ce/(Ti+Si)的摩尔比为0.05，其中y≥0.2时，通过以上步骤可实现通过控制Ti和Si源的比例实现催化材料的比表面积的调节，随着y值的增加比表面减小。所述的一种用于TiSiCeOx多孔催化材料制备的方法，其特征在于:首先利用PEG-4000与前驱体溶液进行均匀混合，避免在正硅酸乙酯、TiCl4、Ce (NO3) 3水解过程中团聚形成大颗粒，经陈化、过滤、烘干、焙烧得到此多孔催化材料。所述的一种表面积可调的催化材料的制备的方法，其特征在于:采用PEG为保护剂，以氨水为进行钛、硅、铈前驱体盐溶液的共沉淀。此种催化材料中Ce的添加量为(Ce/(Ti+Si)的摩尔比=0~0.15)，其优选铈组成可表示为TiySi卜,Cea05O2] (y=0~I)。聚乙二醇PEG的分子量可为100~20000。所述的沉淀剂可为氨水、碳酸铵((NH4) 2C03)、碳酸氢铵(NH4HCO3，逐滴加入到前驱体溶液中。钛源可采用四氯化钛，硫酸氧钛、钛酸四丁酯，三氯化钛等；硅源为正硅酸乙酯(TEOS);铈源可为硝酸铈、硝酸铈铵等。本专利技术的方法制备得到的TiySihCeaci5Ou的产品结构主要表现为二氧化钛(锐钛矿型);由于Ce物种含量较低，且高度分散在其中，所以在XRD图谱(图1)中未能观察到CeO2等的衍射峰。本专利技术原料廉价易得，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiSiCeOx多孔催化材料制备的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将称量的PEG溶解于去离子水中，搅拌至完全溶解，PEG的浓度为20～80g/L，后加入铈源，使得铈的摩尔浓度为0～0.075mol/L；（2）将Ti源和Si源分别溶解到乙醇中，后依次添加至步骤（1）含有PEG的硝酸铈溶液中；步骤（1）中水的用量/步骤（2）乙醇总用量体积比=（1～5）/1；Ce/(Ti+Si)的摩尔比=0～0.15；（3）配置质量浓度为5～20%的沉淀剂溶液，搅拌条件下滴加到步骤（2）混合溶液中，至pH≥9，室温静置陈化12～24h；（4）过滤后80～120℃烘干，400～500℃焙烧2～5h得到TiSiCeOx多孔催化材料。
【技术特征摘要】
1.一种TiSiCeOx多孔催化材料制备的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将称量的PEG溶解于去离子水中，搅拌至完全溶解，PEG的浓度为20~80g/L，后加入铈源，使得铈的摩尔浓度为O~0.075mol/L ； (2)将Ti源和Si源分别溶解到乙醇中，后依次添加至步骤(1)含有PEG的硝酸铈溶液中； 步骤(1)中水的用量/步骤(2)乙醇总用量体积比=(I~5)/1 ; Ce/(Ti+Si)的摩尔比=0 ~0.15 ; (3)配置质量浓度为5~20%的沉淀剂溶液，搅拌条件下滴加到步骤(2)混合溶液中，至pH≥9，室温静置陈化12~24h ; (4)过滤后80~120°C烘干，400~500°C焙烧2~5h得到TiSiCeOx多孔催化材料。2.按照权利要求1的方法，其特征在于，PEG浓度为50g/L。3.按照权利要求1的...
【专利技术属性】
技术研发人员：何洪，宋丽云，晁晶迪，刘晓军，房玉娇，张然，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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