TiO制造技术

本发明专利技术涉及脱硝催化剂领域，公开了TiO

【技术实现步骤摘要】
TiO2纳米管及其制备方法和脱硝催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及脱硝催化剂领域，具体涉及一种TiO2纳米管及其制备方法和脱硝催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
我国主要的能源结构以煤炭为主，煤炭燃烧向大气环境中排放大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、颗粒物(PM)和有害痕量元素汞(Hg)、砷(As)等污染物。其中的NOx，包括NO、NO2和N2O等，是造成区域性灰霾、酸雨、水体富营养化等污染事件的重要前体物，是我国最主要的城市大气污染物之一。据统计，我国约70％的NOx排放来自于燃煤行业(燃煤电厂NOx排放约占全国总排放量的35％)。在这种形势下，我国政府针对NOx排放的环境法规愈加严厉。截至2015年底，投运烟气脱硝的机组已占我国煤电机组容量的90％以上。满足标准的最佳技术途径是氨气选择性催化还原(NH3-SCR)NOx。燃煤电厂烟气脱硝中普遍使用的是传统商业V2O5/WO3-TiO2催化剂。但当前国内70％以上的燃煤机组处于低负荷状态，烟气温度低于传统V2O5/WO3-TiO2催化剂运行温度(300-420℃)，此时催化剂脱硝活性较差。低负荷状态下脱硝装置不能正常工作，造成电厂排放超标，催化剂寿命衰减。宽温度窗口催化剂在200-420℃下具有高效的NOx脱除效率，可实现机组在30～100％负荷下NOx排放达到国家超低排放环保要求，实现全负荷脱硝。围绕宽温度窗口脱硝催化剂的研究，国内外已取得很多研究进展。以TiO2作为脱硝催化剂载体的研究，大多通过调配负载在TiO2上的活性组分种类、数量及含量，以期达到降低脱硝起活温度的目的。US5300472A、CN1451475A等利用硫酸法制备的二氧化钛和/或钛复合氧化物的粉末为载体构成蜂窝状废气处理催化剂，但其脱硝温度窗口一般为320-450℃，低于300℃脱硝性能较差，同时对H2O和SO2抗中毒较差。因此，开发高活性、高选择性、高稳定性的环境友好型的新型宽温度窗口脱硝催化剂势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有商业V-W-Ti催化剂低温SCR脱硝活性差、活性温度窗口窄的缺陷，提供TiO2纳米管及其制备方法和脱硝催化剂及其制备方法和应用。本专利技术提供的脱硝催化剂具有较高的低温脱硝性能。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种TiO2纳米管，该TiO2纳米管的比表面积为150-250m2/g，内径为5-6nm，外径为6-12.5nm，长径比为10-50。本专利技术第二方面提供一种TiO2纳米管的制备方法，该方法包括：(1)将含有TiO2的废脱硝催化剂与碱液进行第一混合，所述第一混合的温度为80-280℃；(2)将第一混合得到的固体产物与酸液进行第二混合；(3)将第二混合得到的固体产物进行焙烧。本专利技术第三方面提供上述制备方法制得的TiO2纳米管。本专利技术第四方面提供一种脱硝催化剂，该催化剂含有本专利技术所述的TiO2纳米管以及活性组分。本专利技术第五方面提供一种脱硝催化剂的制备方法，该方法包括：采用浸渍法向本专利技术所述的TiO2纳米管上引入活性组分。本专利技术第六方面提供上述TiO2纳米管或者脱硝催化剂在烟气脱硝中的应用。本专利技术提供的TiO2纳米管具有更大的比表面积，一定范围的内径、外径以及长径比使得TiO2纳米管作为载体的脱硝催化剂脱硝效率更高。本专利技术相较于现有技术，具有如下优势：(1)本专利技术提供的TiO2纳米管制备方法和脱硝催化剂反应条件温和，不需要酸解、除杂、水解过程，相比于传统方法，工艺流程简单、废水量少、能耗低，具有较高的经济效益、社会效益和环境效益。(2)采用本专利技术提供的TiO2纳米管的脱硝催化剂，在100-350℃时可使气体中NOx的浓度可降低90％，无副产物N2O产生，N2选择性高达98％以上。(3)本专利技术提供的TiO2纳米管的制备方法以废脱硝催化剂为原料，优选情况下，通过萃取-反萃取可以将废脱硝催化剂制备TiO2纳米管过程中产生的液相中活性组分转化为脱硝催化剂中的有效成分，达到资源化综合利用的目的。附图说明图1是实施例1制备得到的TiO2纳米管的TEM图；图2是实施例1废脱硝催化剂S-1的XRD谱图；图3是实施例1制得的TiO2纳米管的XRD谱图；图4是实施例1制得的脱硝催化剂C-1在120℃-360℃反应温度下的脱硝效率图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供一种TiO2纳米管，该TiO2纳米管的比表面积为150-250m2/g，内径为5-6nm，外径为6-12.5nm，长径比为10-50。在本专利技术中，无特殊说明情况下，所述长径比中的“径”指的是外径。根据本专利技术，优选地，该TiO2纳米管的比表面积为180-220m2/g，更优选为185-205m2/g。本专利技术中，所述比表面积可以通过本领域常规方法测得，例如可以为BET法。根据本专利技术，优选地，该TiO2纳米管的内径为5.5-5.8nm，优选为5.5-5.6nm，外径为6-10.8nm，优选为8.5-10.3nm。本专利技术的专利技术人发现，采用该种优选实施方式的TiO2纳米管为载体的脱硝催化剂，具有更优异的脱硝性能。TiO2纳米管的内径和外径通过TEM方法测得。根据本专利技术，优选地，该TiO2纳米管的长径比为15-40，更优选为25-40。本专利技术的专利技术人发现，采用该种优选实施方式的TiO2纳米管为载体的脱硝催化剂，具有更优异的脱硝性能。TiO2纳米管的长径比通过TEM方法测得。根据本专利技术的一种优选实施方式，以TiO2纳米管的总量为基准，以氧化物计，V元素的含量为0.2-1.2重量％，更优选为0.7-1.2重量％，W元素1-6重量％，更优选为3.5-5.5重量％。而传统TiO2纳米管中不含有V元素和W元素。根据本专利技术的一种优选实施方式，该TiO2纳米管的晶型为锐钛矿型。本专利技术第二方面提供一种TiO2纳米管的制备方法，该方法包括：(1)将含有TiO2的废脱硝催化剂与碱液进行第一混合，所述第一混合的温度为80-280℃；(2)将第一混合得到的固体产物与酸液进行第二混合；(3)将第二混合得到的固体产物进行焙烧。根据本专利技术的一种优选实施方式，以TiO2计的废脱硝催化剂与以碱计的碱液的质量比为1：(2-20)，优选为1：(5-20)，更优选为1：(10-18)。采用该种优选实施方式，更有利于形成卷曲的Ti-O-Na键。本专利技术对所述碱液的浓度选择范围较宽，优选地，所述碱液的浓度为5-30mol/L，更优选为10-20mol/L，进一步优选为12-15mol/L。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TiO

【技术特征摘要】
1.一种TiO2纳米管，该TiO2纳米管的比表面积为150-250m2/g，内径为5-6nm，外径为6-12.5nm，长径比为10-50。


2.根据权利要求1所述的TiO2纳米管，其中，该TiO2纳米管的比表面积为180-220m2/g，内径为5.5-5.8nm，外径为6-10.8nm，长径比为15-40。


3.根据权利要求1所述的TiO2纳米管，其中，该TiO2纳米管的晶型为锐钛矿型；
优选地，所述TiO2纳米管中还含有V元素和W元素；
优选地，以TiO2纳米管的总量为基准，以氧化物计，V元素的含量为0.2-1.2重量％，W元素1-6重量％。


4.一种TiO2纳米管的制备方法，该方法包括：
(1)将含有TiO2的废脱硝催化剂与碱液进行第一混合，所述第一混合的温度为80-280℃；
(2)将第一混合得到的固体产物与酸液进行第二混合；
(3)将第二混合得到的固体产物进行焙烧。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，以TiO2计的废脱硝催化剂与以碱计的碱液的质量比为1：(2-20)，优选为1：(5-20)，更优选为1：(10-18)；
优选地，所述碱液的浓度为5-30mol/L，更优选为10-20mol/L；
优选地，所述碱选自碱金属氢氧化物、氨、碳酸钠和碳酸钾中的至少一种，更优选为碱金属氢氧化物中的至少一种，进一步优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。


6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述第一混合的条件包括：温度为100-250℃，优选为150-200℃；时间为0.1-16h，优选为0.5-8h；
优选地，所述第一混合在搅拌条件下进行。


7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述酸为无机酸和/或有机酸；所述无机酸选自硫酸、HCl、高氯酸、硝酸和磷酸中的至少一种；所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、过氧乙酸和过氧丙酸中的至少一种；
优选地，所述酸为硫酸和/或HCl；
优选地，所述酸液的浓度为0.05-0.2mol/L，优选为0.1-0.15mol/L；
优选地，步骤(2)所述酸液的用量使得第二混合得到的物料的pH为1-3。


8.根据权利要求4所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝冬，李歌，马子然，林德海，刘子林，周佳丽，马少丹，何发泉，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11