纳米二氧化钛负载金属氧化物催化剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及纳米二氧化钛负载金属氧化物催化剂、制备方法及其应用，催化剂采用浸渍法制备。详细制备方法见说明书。本发明专利技术优点：原料来源广，容易获取，成本低；催化剂稳定,催化剂低温活性高。该催化剂用于选择性催化还原脱硝，具体地说在流化催化裂化FCC烟气、电站锅炉的烟气处理领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化剂及其制备方法，具体地说是用于催化还原脱硝的纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
随着现代エ业的发展和汽车数量的日益増加，人类向大气中排放的氮氧化物越来越多，氮氧化物污染己经成为一个日益严重的全球性问题。氮氧化物作为大气主要污染物之一，包括NO、NO2^N2O, N2O3和N2O4等，主要以NO和NO2的形式存在，其中NO约占氮氧化物总量的90%。全球每年排入大气的氮氧化物总量超过3000万吨，并且还在持续增长。人为排放氮氧化物中的90%以上来源于煤、石油、天然气等石化燃料的燃烧过程。NO为无色无味的气体，可与血液中的血红蛋白结合成亚硝基血红蛋白或亚硝基高铁血红蛋白，使血液输氧能力下降，造成缺氧，NO氧化成NO2，其毒性更强，对人的眼睛和呼吸器官有强刺激作用；此 外NO还有致癌作用，对细胞分裂和遗传信息的传递有不良影响。NO2在紫外线的照射下，与碳氢化合物作用，形成光化学烟雾，构成对大气环境的严重污染，同温层中臭氧层的变薄、減少，很大程度归因于氮氧化物的作用。氮氧化物经过湿式沉降后，形成酸雨。酸雨对水生态系统、农业生态系统、森林生态系统、建筑物和材料以及人体健康等方面均有危害，可以使水质酸化、破坏水质质量，造成物种的减少或灭绝，引起森林树木叶片黄化、落叶，导致衰亡，引起农作物的减产和加速建筑物和材料的腐蚀。酸雨造成土壤的酸化，使其中的Ca、Al等离子活化，对作物及水体产生很强的毒性，有毒物质又通过食物链对人们的健康造成危害。因此，如何有效地消除氮氧化物污染己成为目前环境保护领域中一个令人关注的课题。烟气脱硝主要采取以下几种方法吸收法、吸附法、微生物法、电子辐射法、再燃烧法、催化法。其中催化法是エ业中最常用的方法。催化法可分为选择性催化还原、选择性非催化还原和直接催化分解三种方法。选择性催化还原脱硝催化剂包括金属催化剂，分子筛催化剂，金属氧化物催化剂，钙钛矿类催化剂，类水滑石催化剂等。纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂具有耐磨，低温活性高等特性，已经有关于将ニ氧化钛应用于选择性催化还原脱硝以减少氮氧化物污染的报道，但是国内目前还没有将纳米ニ氧化钛用作选择性催化还原脱硝催化剂载体的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供ー种低温活性高、适用于エ业化应用的纳米ニ氧化钛负载金属氧化物选择性催化还原脱硝催化剂、制备方法及其应用。本专利技术的目的是通过如下措施来实施纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂是 TiO2表面有3种氧缺陷晶格错位、单桥空位、双桥空位；Ti02能吸附多种无机分子和有机分子；纳米颗粒具有独特的性质量子尺寸效应、表面效应；纳米尺寸导致的直接后果是禁带宽度増加、带边蓝移、产生更大的氧化还原电位；然而，向底物的电荷转移和溶剂重组自由能保持不变，这会增加电荷在马库斯区的转移速率常数；因此，纳米颗粒能増加催化反应的效率。所述的纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂的制备方法是 浸溃法制备前将纳米ニ氧化钛100°c恒温干燥，准确量取制备5g催化剂所需要的硝酸盐和纳米TiO2粉末，焙烧后制备出的金属氧化物质量为总质量的12%，其余为ニ氧化钛，加入IOOml去离子水配制成混合溶液，用恒温水浴锅加热至30°C并恒温，搅拌30min使载体和硝酸盐混合均匀，放入旋转蒸发器中，70で、O. 08 Mpa下蒸发至水分蒸干为止； 旋蒸后得到的催化剂前躯体，置入马弗炉中500°C焙烧4h，使硝酸盐分解生成金属氧化物活性组分，即得到所需的催化剂。硝酸盐是硝酸镍、硝酸铁、硝酸铬中的ー种或2种。 所述的纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂的应用，用于选择性催化还原脱硝，具体地说在流化催化裂化FCC烟气中，一氧化氮催化还原技术，采用烟气中的CO作为还原齐U，对烟气中排放的ー氧化氮进行催化还原，同时也用于电站锅炉的烟气处理领域中。本专利技术所制备的催化剂应用于脱硝的方法，包括如下步骤 (1)以CO为还原剂，按CO:N0体积比为I :1至2:1的比例将CO输入烟气中； (2)将含有CO的烟气进入固定床反应器，在常压下操作；操作温度为100-550°C。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点 (I)本专利技术采用硝酸盐、ニ氧化钛等作为原料，这些原料来源广，容易获取，成本低。(2)催化剂稳定，耐磨，可以在较长时间内保持一定活性。(3)催化剂的低温活性较好，可在较低的温度下，表现出很高的反应活性。(4)烟气中含有不完全燃烧生成的CO，催化剂可令其与氮氧化物反应，同时脱除烟气中的CO。具体实施例方式下面列举3个实施例，用浸溃法制备ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂，对本专利技术加以进ー步说明，但本专利技术不仅限于这些实施例。实施例I 12%Ni0/Ti02 按照所做催化剂活性组分的负载量，称取2. 3357g的Ni (NO3)2 · 6H20和4. 4g的干燥过的纳米ニ氧化钛粉末，加入IOOml去离子水配制成混合溶液，用恒温水浴锅加热至30°C并恒温，搅拌30min使载体和硝酸盐混合均勻,放入旋转蒸发器中，70 °C >O. 08 Mpa下蒸发至水分蒸干为止。旋蒸后得到的催化剂前躯体，置入马弗炉中500°C焙烧4h，使硝酸盐分解生成金属氧化物活性组分，得到所需的催化剂。取出后冷却、压片，压カ一般在20 30Mp，制成20 40目的所需催化剂。取O. 4g催化剂至于固定床反应器中，反应管直径为6mm。逐渐升温直到550°C，烟气组成为1000ppmN0、2000ppmC0，其余为氮气；气体流量100ml/min。在该操作条件下稳态NO脱除率接近100%。实施例2 12%Fe203/Ti02 按照所做催化剂活性组分的负载量，称取3. 03g的Fe (NO3) 3 · 6H20和4. 4g的干燥过的纳米ニ氧化钛粉末，加入IOOml去离子水配制成混合溶液，用恒温水浴锅加热至30°C并恒温，搅拌30min使载体和硝酸盐混合均勻,放入旋转蒸发器中，70 °C >O. 08 Mpa下蒸发至水分蒸干为止。旋蒸后得到的催化剂前躯体，置入马弗炉中500°C焙烧4h，使硝酸盐分解生成金属氧化物活性组分，得到所需的催化剂。取出后冷却、压片，压カ一般在20 30Mp，制成20 40目的所需催化剂。取O. 4g催化剂至于固定床反应器中，反应管直径为6mm。逐渐升温直到550°C，烟气组成为1000ppmN0、2000ppmC0，其余为氮气；气体流量100ml/min。在该操作条件下稳态NO脱除率接近100%。实施例3 6%NiO- 6%Fe203/Ti02 按照所做催化剂活性组分的负载量，称取I. 515g的Fe (NO3) 3 · 6H20、I. 1679g的Ni (NO3)2 · 6H20和4. 4g的干燥过的纳米ニ氧化钛粉末，加入IOOml去离子水配制成混合溶液，用恒温水浴锅加热至30°C并恒温，搅拌30min使载体和硝酸盐混合均匀，放入旋转蒸发器中，70で、O. 08 Mpa下蒸发至水分蒸干为止。旋蒸后得到的催化剂前躯体，置入马弗炉中 500°C焙烧4h，使硝酸盐分解生成金属氧化物活性组分，得到所需的催化剂。取出后冷却、压片，压カ一般在20 30Mp，制成20 40目的所需催化剂。取O.本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米二氧化钛负载金属氧化物催化剂，其特征在于：TiO2表面有3种氧缺陷：晶格错位、单桥空位、双桥空位；TiO2能吸附无机分子和有机分子；纳米颗粒具有的性质：量子尺寸效应、表面效应；纳米尺寸导致的直接后果是：禁带宽度增加、带边蓝移、产生更大的氧化还原电位；由于向底物的电荷转移和溶剂重组自由能保持不变，增加电荷在马库斯区的转移速率常数，因此，纳米颗粒能增加催化反应的效率。

【技术特征摘要】
1.纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂，其特征在干 TiO2表面有3种氧缺陷晶格错位、单桥空位、双桥空位；Ti02能吸附无机分子和有机分子；纳米颗粒具有的性质量子尺寸效应、表面效应；纳米尺寸导致的直接后果是禁带宽度增加、带边蓝移、产生更大的氧化还原电位；由于向底物的电荷转移和溶剂重组自由能保持不变，増加电荷在马库斯区的转移速率常数，因此，纳米颗粒能増加催化反应的效率。2.如权利要求I所述的纳米ニ氧化钛负载金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于该方法是浸溃法制备前将纳米ニ氧化钛10(TC恒温干燥，准确量取制备5g催化剂所需要的硝酸盐和纳米TiO2粉末，焙烧后制备出的金属氧化物质量为总质量的12%，其余为ニ氧化钛，加入IOOml去离子水配制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓光，任超，宋永吉，朱旭东，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：