一种钙钛矿二氧化硅复合材料的制备方法技术

本发明专利技术以片状二氧化硅作为载体，原位合成钙钛矿LaTi

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿二氧化硅复合材料的制备方法
本专利技术涉及无机材料制备
，具体涉及一种钙钛矿复合材料制备生产方法以及具体应用。
技术介绍
氮氧化物是大气环境中的主要污染物，除了会对人体造成一次污染外，还会引发光化学烟雾、灰霾、酸雨等环境问题。目前，应用最广泛的烟气脱硝技术是选择性催化还原(SCR)技术，其核心是催化剂。而在工业上应用最广泛的V2O5/TiO2基催化剂具有生物毒性、操作温度窗口窄、成本高等问题，因此，开发新型环保高效替代钒系的非钒系SCR脱硝催化剂成为我国烟气脱硝领域的热点。近年来钙钛矿催化剂由于其组成多样、结构稳定、抗高温烧结性能好等优势从而有更多将其用于脱硝的研究。中国专利CN106492791A公开一种中低温脱硝催化剂及其制备方法，催化剂包括超细二氧化钛、锶掺杂铈锰钙钛矿型复合氧化物、五氧化二钒、三氧化钨、三氧化钼和氧化锡；中国专利CN107398280A提供了一种钙钛矿型SCR催化剂及其制备方法，铈元素为其中的必选元素，同时包括了锰元素、铁元素、钴元素、镍元素及铜元素中的一种或多种，中国专利CN103599789A中公开了用于氮氧化物选择性催化还原的钙钛矿型催化剂，采用的钙钛矿型催化剂通式为ABO3，其A位上是金属La，B位为Ni，Fe，中的一种或两种组合；尽管钙钛矿催化剂可以提高SCR反应温度窗口，具有一定的抗硫抗水增强性能，但是钙钛矿催化剂的脱硝稳定性远低于商用V2O5/TiO2基催化剂，基于此，中国专利CN103861581A公开了一种以二氧化硅包覆的锐钛型二氧化钛为基体的火电厂脱硝复合催化剂及制备方法，不仅具有较好的抗硫性能，在去除了氮氧化物的同时减少氨逃逸，还具有较长的使用寿命，但是与商用催化剂的稳定性相比还有较大差距。因此，如何提高钙钛矿复合材料在选择还原性脱硝中的稳定性具有重要意义，也是人们一直面临亟需解决的重大难题。
技术实现思路
基于上述考量，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高脱硝稳定性的钙钛矿复合脱硝材料及其制备方法。本专利技术的一种钙钛矿二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备钙钛矿复合脱硝材料：1、将片状二氧化硅加入水中配制成质量百分比浓度为10-15％的悬浮液；在悬浮液中加入二氧化硅质量1％的硅烷偶联剂KH-550，超声振荡10～20min；2、将钛酸四丁酯和乙醇混合充分并调节其pH后，向其中加入硝酸铈和硝酸镧的水溶液，并搅拌充分；3、将步骤2的溶液加入到步骤1的体系中，用氨水调节混合溶液pH为9-11搅拌充分后加热至60-70℃进行搅拌反应，然后抽滤并洗涤，烘干，焙烧，即得LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2；(2)制备整体蜂窝状脱硝材料：将LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2粉体、水、拟薄水铝石、甲基纤维素、玻璃纤维和活性炭按照一定的质量配比混合后，置于捏合机内进行搅拌捏合，然后将捏合后的泥料放入真空挤出机进行挤出成型，得到蜂窝状陶瓷胚体，将蜂窝状陶瓷胚体阴干24h，35℃干燥3h，55℃干燥3h，85℃干燥5h，110℃干燥12h。300℃焙烧3h，500℃焙烧5h，得到整体蜂窝状脱硝复合催化剂。具体的，步骤2所述正硅酸乙酯与硝酸铈和硝酸镧的质量比为5.5：10：3。具体的，步骤3中搅拌反应时间为2h，钙钛矿LaTi0.7Ce0.3O3的负载量为2％-10％。具体的，步骤3的焙烧温度为300℃，焙烧时间为3h。具体的，步骤(2)中LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2粉体、水、拟薄水铝石、甲基纤维素、玻璃纤维和活性炭的质量比为55-70：10-20：5-10：5-10：5-10：2-5。具体的，片状二氧化硅的制备方法：(1)在220mg蒸馏水中加入15mg无水乙醇，超声震荡均匀，得到溶液1；(2)在超声震荡下，将11mg正硅酸乙酯(TEOS)加入溶液1中，超声30min震荡均匀，得到溶液2；(3)用0.1M氨水调节溶液2的pH值为10，然后加入121mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、33mgNaBr和11mgNaNO3，并将所得反应体系在70℃反应温度下搅拌反应4h，得到溶液3；(4)将溶液3用无水乙醇离心洗涤，再水洗然后干燥。其中，催化剂的孔道特性、氧化还原性能以及其表面酸性都是影响其活性和稳定性的重要因素，以片状二氧化硅作为载体，不仅提供了较高的比表面使钙钛矿氧化物的结晶受到抑制，还改善了催化剂的表面酸性为数量和酸强度，提高了催化剂的整体储氧能力，更为重要的是，片状二氧化硅的孔道长度相对于球形和条形与柱状形貌的孔道长度较短，结构稳定不容易坍塌从而有利于催化剂整体脱硝稳定性的提高。本专利技术的有益效果：本专利技术以片状二氧化硅作为载体，原位合成钙钛矿LaTi0.7Ce0.3O3形成复合材料作为脱硝剂的有效成分，提供的制备方法简单，主要以水作为溶剂，方法简单绿色清洁，片状形貌的纳米二氧化硅作为载体可以显著提高脱硝剂的稳定性，钙钛矿LaTi0.7Ce0.3O3具有较高的氧化还原能力，不仅能提高脱硝效率，还具有良好的抗硫抗水性能。附图说明图1是钙钛矿复合材料的性能测试装置示意图；图2是实施例1脱硝催化剂与商用钒系催化剂的脱硝性能对比图；图3是SO2存在条件下，350℃时不同催化剂的稳定性测试。具体实施方式以下结合说明书附图，对具体实施方式做进一步详细说明。实施例1一种钙钛矿二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备钙钛矿复合脱硝材料：a、将片状二氧化硅加入水中配制成质量百分比浓度为10-15％的悬浮液，在悬浮液中加入二氧化硅质量1％的硅烷偶联剂KH-550，超声振荡10～20min；b、将钛酸四丁酯和乙醇混合充分并调节其pH后，向其中加入硝酸铈和硝酸镧的水溶液，并搅拌充分，正硅酸乙酯与硝酸铈和硝酸镧的质量比为5.5：10：3。c、将步骤b的溶液加入到步骤c的体系中，用氨水调节混合溶液pH为9-11搅拌充分后加热至60-70℃进行搅拌反应，然后抽滤并洗涤，烘干，焙烧，即得LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2，钙钛矿LaTi0.7Ce0.3O3的负载量为6％；(2)制备整体蜂窝状脱硝材料：将LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2粉体、水、拟薄水铝石、甲基纤维素、玻璃纤维和活性炭按照65：15：10：8：8：3的质量配比混合后，置于捏合机内进行搅拌捏合，然后将捏合后的泥料放入真空挤出机进行挤出成型，得到蜂窝状陶瓷胚体，将蜂窝状陶瓷胚体阴干24h，35℃干燥3h，55℃干燥3h，85℃干燥5h，110℃干燥12h。300℃焙烧3h，500℃焙烧5h，得到整体蜂窝状脱硝复合催化剂。其中，片状二氧化硅的制备方法：(1)在220mg蒸馏水中加入15mg无水乙醇，超声震荡均匀，得到溶液1；(2)在超声震荡下，将11mg正硅酸乙酯(TEOS)加入溶液1中，超声30min震荡均匀，得到溶液2；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：/n(1)制备钙钛矿复合脱硝材料：/nA.将片状二氧化硅加入水中配制成质量百分比浓度为10-15％的悬浮液；在悬浮液中加入二氧化硅质量1％的硅烷偶联剂KH-550，超声振荡10～20min；/nB.将钛酸四丁酯和乙醇混合充分并调节其pH后，向其中加入硝酸铈和硝酸镧的水溶液，并搅拌充分；/nC.将步骤B的溶液加入到步骤A的体系中，用氨水调节混合溶液pH为9-11搅拌充分后加热至60-70℃进行搅拌反应，然后抽滤并洗涤，烘干，焙烧，/n即得LaTi

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备钙钛矿复合脱硝材料：
A.将片状二氧化硅加入水中配制成质量百分比浓度为10-15％的悬浮液；在悬浮液中加入二氧化硅质量1％的硅烷偶联剂KH-550，超声振荡10～20min；
B.将钛酸四丁酯和乙醇混合充分并调节其pH后，向其中加入硝酸铈和硝酸镧的水溶液，并搅拌充分；
C.将步骤B的溶液加入到步骤A的体系中，用氨水调节混合溶液pH为9-11搅拌充分后加热至60-70℃进行搅拌反应，然后抽滤并洗涤，烘干，焙烧，
即得LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2；
(2)制备整体蜂窝状脱硝材料：
将LaTi0.7Ce0.3O3/SiO2粉体、水、拟薄水铝石、甲基纤维素、玻璃纤维和活性炭按照一定的质量配比混合后，置于捏合机内进行搅拌捏合，然后将捏合后的泥料放入真空挤出机进行挤出成型，得到蜂窝状陶瓷胚体，将蜂窝状陶瓷胚体阴干24h，35℃干燥3h，55℃干燥3h，85℃干燥5h，110℃干燥12h。300℃焙烧3h，500℃焙烧5h，得到整体蜂窝状脱硝复合催化剂。


2.根据权利要求1所述的方法，步骤B所述正硅酸乙酯与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪原，
申请(专利权)人：张雪原，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15