本发明专利技术涉及氧化钛担载贵金属催化剂在氧化亚氮分解反应中的应用。该催化剂以TiO2，含其各种晶型及其混合晶型，为载体，VIII族贵金属为活性组分；氧化钛担载贵金属催化剂首次用于N2O分解反应，能够极大的降低氧化亚氮分解的起始反应温度和完全转化温度，满足了N2O分解所需的较好的低温活性和高温稳定性能的要求；能够在较宽的浓度和空速范围内高效催化氧化亚氮转化。本发明专利技术催化剂原料易得，工艺简单，具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种TiO2担载贵金属催化剂在氧化亚氮分解反应中的应用，具体的说，该催化剂以TiO2为载体(含各种钛的晶型及混合晶型)、贵金属Ir、Pb、Pt、Rh、Ru为活性组分，能在较低温度起始分解N2O反应并能降低完全分解温度，是目前所报道的最好的催化剂。
技术介绍
氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体，其在大气中的含量为319ppbv，在温室气体中排在第三位，次于CO2和CH4,但是从温室效应来看，它的温室效应分别是CO2和CH4的310倍和21倍，如果以目前的年增速度(0.18-0.26% )增加，50年之后,N2O的温室效应就会等于CO2的温室效应。此外，N2O是平流层中NOx的主要来源，可发生自由基反应破坏臭氧层，而臭氧层有很强的吸收太阳光中紫外线的能力，能够阻止紫外线对人类的照射，保护人类的安全。最近十余年，随着人们环保意识的不断增强，越来越多的学者开始寻求有效控制N2O向大气排放的方法。其中，在较高温度下直接分解来自氨转换炉等的废气N2O就是一条比较经济、有效的消除方法，该法对催化剂的活性、寿命、高温热稳定性等提出了较高的要求。近年来，N2O作为新型绿色推进剂在航天领域受到了高度重视。N2O是一种独特优越的推进剂:首先，N2O具有较高的贮存密度(745kg/m3)，能够以气体或液体形式长期贮存；其次，具有很高的饱和蒸气压(52atm，20°C )，液态或气态N2O可以依靠自身的蒸气压排出贮存系统，实现自增压，不需要增压设备而使推进系统大大简化；再次，无毒，并且与通用结构材料相容性好，便于系统设计和研制。更为重要的是，N2O可实现多种模式推进:依靠自身蒸气压将N2O气体直接喷出而产生推力的冷气推进(可用于姿态控制)；N20经催化分解产生高温混合气体(63.7%N2+36.3% O2)的单组元推进(用于轨道保持)；以N2O催化分解产生的高温富氧燃气为氧化剂，与燃料二次点火燃烧的双组元推进(用于变轨)。N2O这种独特的自增压式多模推进兼具冷气、单组元和双组元的比冲特征，推力范围宽，简单灵活，是目前其它推进剂技术所无法比拟的。N2O分解是实现N2O消除和N2O推进的前提和基础。N2O分解反应方程式为:N2O (g) — N2 (g) +V2O2 (g) ( Λ H。Ε = -82.5kJ/mol)反应放热强烈，纯 N2O 绝热分解温度高达1640°C ;热分解反应活化能很高，600°C以下几乎检测不到N2O分解。采用催化剂技术，可以改变反应路径、使N2O在较低的温度下分解、提高反应速度。因此，N2O催化分解是N2O推进的基础和关键技术之一，直接决定这种新概念航天推进技术的工程可行性。总之，无论是在环保领域还是作为航天推进剂使用，良好的低温活性和高温热稳定性都是对N2O分解催化剂的基本要求。N2O分解催化剂已经得到广泛的研究，大致可以分作以下几类，即:(I)单组分氧化物；(2)复合金属氧化物；(3)分子筛催化剂；(4)负载型贵金属催化剂。前两类催化剂注重探讨催化分解N2O的机理，后两类催化剂则偏重N2O分解活性。就载体本身而言，晶型及制备方法的不同导致了贵金属基催化剂的催化活性和抗烧结性能。很多文献已有报道，如Pd/Al203-La203催化剂(Applied CatalysisB Environmental, 2005.56 ⑷:ρ.279-288)提高了用氢气还原 NO 的催化活性；Rh/K-Y-Al2O3 体系可以提高贵金属 Rh 的分散(Catalysis Today, 2004.90(1-2):ρ.15-19 ;Applied Catalysis B !Environmental, 2008.77 (3-4):p.278-283)，进而提高催化活性；Pt-Ba-Y-Al2O3的NOx储存和还原活性和选择性明显提高(Applied Catalysis B:Environmental, 2008.80(3-4):p.214-225.)。然而 TiO2 基催化剂却很少用于 NOx 催化分解研究，尤其应用于 N2O 分解反应。Bokhimi 和 Okumura et al.(J.Phys.Chem.C 2010,114,14101-14109 Journal of Catalysis 2002 208,485-489)报道了 TiO2 担载的 Ir 和 Au 催化剂对CO催化氧化反应活性的影响，但目前还没有应用于N2O分解反应的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种TiO2担载的贵金属催化剂的应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种氧化钛担载贵金属催化剂在N2O分解反应中的应用，该催化剂由载体和活性组分两部分构成，以TiO2晶体为载体，活性组分为VIII族贵金属。其中活性金属在催化剂中的质量百分含量为0.1-20%。所述活性组分为铱、钯、钼、铑和钌中的一种或二种以上，其中活性金属在催化剂中的质量百分含量优选为0.1-5%。所述TiO2晶型为金红石或包含金红石的混合晶型。所述催化剂的制备: 1.载体的制备:所述TiO2载体以沉淀法、水热法、溶胶法、或直接煅烧法获取，具体为:I)将锐钛矿、金红石、板钛矿或P25的TiO2晶型中的一种或多种混合经过400-900°C煅烧2-5h获得载体；2)采用Ti的无机前体物或者有机前体物经过水解沉淀，室温到90°C水浴搅拌3_8h，过滤洗涤，80-150°C干燥，再400-900°C煅烧2_5h获得载体；3)按照上述I)或者2) 二种方法获得的TiO2或者Ti的无机前体物与水、尿素或者其他碱性氧化物混合，于自压釜中80-20(TC水热合成12-72h获得载体；4)采用Ti的有机前体物与乙醇、P123或F127混合，在室温到120°C搅拌，于空气、氢气、氮气或者氩气氛下400-900°C煅烧获得载体；所述Ti的无机前体物为四氯化钛、硝酸钛、或三氯化钛；所述Ti的有机前体物为四正丁醇钛、2-乙基-1-己醇钛、或异丙醇钛。2.载体担载活性组分的制备:I)浸溃法制备催化剂按所需担量，采用浸溃方法将贵金属前驱体负载到上述所制得的载体上，室温静置彡12小时，80-120°C烘箱干燥，再于400-600°C煅烧2_5h，获得催化剂；或，2)沉积沉淀法制备催化剂按所需担量，采用沉积沉淀法将贵金属前驱体负载到上述所制得的载体上，具体为:将理论含量的贵金属与Ti载体混合，室温水浴搅拌，加入沉淀剂，后加热到80-100°C搅拌5-8h，过滤，洗涤，80-120°C烘干，400-600°C煅烧，获得催化剂。所述贵金属前驱体为氯铱酸、氯化钯、氯钼酸、三氯化铑、三氯化钌中的一种或多种；所述沉淀剂为尿素，氢氧化钠，氢氧化钾中的一种或多种。所述催化剂的应用:所述催化剂用于氧化亚氮分解反应，氧化亚氮与催化剂接触后，能在180-200°C的较低温度起始分解N2O反应并能降低完全分解温度；氧化亚氮的体积浓度0.05-100%,稀释氧化亚氮的平衡气为惰性气体。所述催化剂能使N2O高效分解，300°C达到100%的转化，起始分解温度低于200°C ；惰性气体为氦气或氩气。所述氧化亚氮或含有氧化亚氮的原料气的空速为lOOO-SOOOOmlt^g'f所述催化剂在用于氧化亚氮分解反本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化钛担载贵金属催化剂在N2O分解反应中的应用，其特征在于：该催化剂由载体和活性组分两部分构成，以TiO2晶体为载体，活性组分为VIII族贵金属；其中活性金属在催化剂中的质量百分含量为0.1?20％。
【技术特征摘要】
1.一种氧化钛担载贵金属催化剂在N2O分解反应中的应用，其特征在于:该催化剂由载体和活性组分两部分构成，以TiO2晶体为载体，活性组分为VIII族贵金属；其中活性金属在催化剂中的质量百分含量为0.1-20%。2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于:其中活性金属在催化剂中的质量百分含量优选为0.1-5%。3.按照权利要求1所述的应用，其特征在于:所述活性组分为铱、钯、钼、铑和钌中的一种或二种以上，所述TiO2晶型为金红石或包含金红石的混合晶型。4.按照权利要求1或3所述的应用，其特征在于: 所述TiO2载体可以沉淀法、水热法、溶胶法、或直接煅烧法获取，具体为: I)将锐钛矿、金红石、板钛矿或P25的TiO2晶型中的一种或多种混合经过400-900°C煅烧2-5h获得载体； 或，2)采用Ti的无机前体物或者有机前体物经过水解沉淀，室温到90°C水浴搅拌3_8h，过滤洗涤，80-150°C干燥，再400-900°C煅烧2_5h获得载体； 3)按照上述I)或者2)二种方法获得的TiO2或者Ti的无机前体物与水、或者含尿素、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或者两种水溶液混合，Ti与溶液混合比例为1: 10，于密闭釜中80-200°C水热合成12-72h获得载体； 4)采用Ti的有机前体物与乙醇、P123或F127混合，混合比例为IOmmolTi前体物:10g乙醇(P123或者F127)，在室温到120°C搅拌，于空气、氢气、氮气或者氩气氛下400-900°C煅烧获得载体； 所述Ti的无机前体 物为四氯化钛、硝酸钛、或三氯化钛； 所述Ti的有机前体物为四正丁醇钛、2-乙基-1-己醇钛、或异丙醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘爽，丛昱，黄延强，王晓东，张涛，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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