磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法。所述方法先将磷前驱体与二氧化钛前驱体充分搅拌反应后、干燥并煅烧，得到磷掺杂的TiO

【技术实现步骤摘要】
磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法
本专利技术属于选择性催化还原脱硝催化剂
，涉及一种磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法。
技术介绍
以氨为还原剂的氮氧化物(NOx)的选择性催化还原(SCR)是减少固定源烟气中NOx的有效技术之一。目前，V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2等V基催化剂已被广泛应用于商用SCR作为工业催化剂。然而，这些V基催化剂有一些不可避免的缺点，如钒物种的毒性，对SO2的强氧化性和过窄的活性温度窗。因此，需开发具有宽活性温度窗的环境友好的NH3-SCR催化剂以去除NOx。Ce/Ti催化剂被认为是V基催化剂的良好的替代品。但普通的Ce/Ti催化剂的活性温度仅介于300～400℃之间，属于中温型脱硝催化剂，而对于燃煤火电机组低工况条件下的300℃以下的烟气，Ce/Ti催化剂脱硝效果会受到很大的限制。因此，如何提高SCR催化剂300℃以下的脱硝活性，是目前铈钛催化剂面临的最主要问题。研究表明，金属元素(如Mn，Cu，Mo和Co)掺杂可以提高铈钛催化剂的电子转移能力，可以显著提高其在低温下的催化性能(R.Jin,etal.,AppliedCatalysisBEnvironmental148-149(2014)582-588；H.Li,etal.,EnvironmentalScience&Technology49(2015)7373；Z.Liu,etal.,CatalysisCommunications46(2014)90-93；B.Thirupathi,P.G.Smirniotis,AppliedCatalysisBEnvironmental110(2011)195-206.)。同时，非金属元素(B和Si)掺杂改善了其比表面积和NH3吸附能力，这也增加了其催化活性(R.Li,etal.,NewJournalofChemistry39(2015)6854-6863；W.Zhao,etal.,JournalofHazardousMaterials278(2014)350-359)。此外，F掺杂可以促进氧空位的形成，从而明显改善铈钛催化剂的低温性能(S.Zhang,etal.,AppliedCatalysisAGeneral435-436(2012)156-162)。然而，这些改进方法都建立在活性组分CeO2含量较低的基础上。在实际铈钛催化剂的生产中，为促进传质作用和提高催化剂的使用寿命，活性组分CeO2的含量一般比较高。众所周知，当铈钛催化剂出现CeO2晶型时，其活性及选择性会大大的降低。因此，寻找一种能有效提高高CeO2负载量铈钛催化剂的活性的方法势在必行。CN108671946A专利技术公开了一种磷掺杂铈钛催化剂、制备及其在选择性催还原脱硝中的应用。所述的方法先将硫酸钛和磷酸根前驱体溶于水中，加入碱性沉淀剂，调节pH≥10，充分反应后离心洗涤、干燥并煅烧，得到磷掺杂的TiO2载体，然后将硝酸铈与磷掺杂的TiO2载体溶于水中并搅拌，反应后干燥并煅烧，得到高含量磷掺杂铈钛催化剂。但是，上述磷掺杂铈钛催化剂所使用的磷掺杂TiO2载体制备过程繁杂。一方面需要用大量的水洗涤，易产生大量的废水，二者在洗涤过程中磷易流失，导致其量不易控制。此外，制备的磷掺杂铈钛催化剂性能仍相对较低。
技术实现思路
针对现有的磷掺杂铈钛催化剂载体制备过程繁杂、负载CeO2过程易结块和活性仍较低等问题，本专利技术提供一种简便的能够精确控制磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法。本专利技术的技术方案如下：磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，具体步骤如下：步骤1，向磷前驱体溶液中滴加TiO2前驱体，搅拌24～72h后得到均匀的悬浊液，洗涤干燥，400～700℃煅烧2～6h，得到磷掺杂TiO2载体，其中，磷与钛的摩尔比为1～20:100；步骤2，将磷掺杂TiO2载体和CeO2前驱体加入水中，充分反应后干燥，400～700℃煅烧2～6h，得到磷掺杂铈钛催化剂。步骤1中，所述的磷前驱体选自磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵或磷酸二氢铵，TiO2前驱体选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯或钛酸异丙酯。步骤1中，所述的搅拌时间为24～72h，干燥温度为120～200℃。优选地，步骤1中，所述的磷与钛的摩尔比为1～10:100。步骤2中，所述的CeO2前驱体选自硝酸铈、乙酸铈、碳酸铈和硝酸铈铵。步骤2中，所述的磷掺杂铈钛催化剂的CeO2负载量为3～30wt.％。步骤2中，所述的干燥温度为80～150℃。优选地，步骤2中，将磷掺杂TiO2载体和CeO2前驱体加入水中，用氨水调节pH为6～12，反应充分后干燥。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术通过易于操作的直接水解法，制备的磷掺杂TiO2具有高比表面积，高热稳定性、高酸性位点的特性，在选择性催化还原NOx过程中增加了NH3吸附位点，同时促进了NH3在载体上面的活化，表现出了良好的低温选择性催化还原NOx能力；(2)本专利技术制备的磷掺杂TiO2载体能够更加精准的控制掺杂磷的量，从而调控活性组分CeO2的氧化性能，降低了NH3在催化剂表面的非选择性氧化几率，提高铈钛氧化物催化剂在催化还原脱硝的N2选择性；(3)本专利技术制备的磷掺杂铈钛催化剂较CN108671946A专利技术制备的磷掺杂铈钛催化剂具有更好的活性。附图说明图1为实施例1、2和3制备的磷掺杂二氧化钛和磷掺杂的铈钛催化剂的催化效率对比图。图2为实施例1、2和3制备的磷掺杂的铈钛催化剂的N2选择性(以N2O生成量表示)对比图。图3为实施例2制备的10CeTi-P0.05催化剂的稳定性测试。图4为实施例2制备的磷掺杂二氧化钛和磷掺杂的铈钛催化剂的XRD图。图5为实施例2制备的磷掺杂二氧化钛和磷掺杂的铈钛催化剂的孔径分布图。图6为实施例3制备的20CeTi-P0.05和20CeTi-P0.1与CN108671946A专利技术制备的20CeTi-P0.05-CN和20CeTi-P0.1-CN的性能比较。图7为实施例4中制备的10CeTi-P0.05DP与施例3制备的10CeTi-P0.05催化剂性能比较图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细阐述。实施例1磷掺杂TiO2采用直接水解法制备。磷酸(H3PO4，85wt.％)和钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)分别是P和Ti的前体。不同摩尔比(P与TiO2的摩尔比为x＝0.01,0.3,0.05,0.07,0.1)的磷酸和钛酸四丁酯在搅拌下均匀地混合在去离子水中，搅拌24h后，160℃下干燥，然后在500℃下煅烧3h，得到磷掺杂TiO2(下文中简写成Ti-Px,x为P/Ti的原子摩尔比)载体。纯TiO2通过上述方法在没有加入磷酸条件下制备。5wt％CeO2/TiO2和5wt％CeO2/Ti-Px(mCeO2/(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤1，向磷前驱体溶液中滴加TiO

【技术特征摘要】
1.磷掺杂铈钛选择性催化还原脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，向磷前驱体溶液中滴加TiO2前驱体，搅拌24～72h后得到均匀的悬浊液，洗涤干燥，400～700℃煅烧2～6h，得到磷掺杂TiO2载体，其中，磷与钛的摩尔比为1～20:100；
步骤2，将磷掺杂TiO2载体和CeO2前驱体加入水中，充分反应后干燥，400～700℃煅烧2～6h，得到磷掺杂铈钛催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的磷前驱体选自磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵或磷酸二氢铵。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的TiO2前驱体选自钛酸四丁酯、钛酸四乙酯或钛酸异丙酯。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的搅拌时间为24～72h。

【专利技术属性】
技术研发人员：钟秦，曾毅清，张舒乐，王亚男，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32