納米二氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑、制備方法及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及納米二氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑、制備方法及其應(yīng)用，催化劑采用浸漬法制備。詳細(xì)制備方法見說明書。本發(fā)明專利技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：原料來源廣，容易獲取，成本低；催化劑穩(wěn)定,催化劑低溫活性高。該催化劑用于選擇性催化還原脫硝，具體地說在流化催化裂化FCC煙氣、電站鍋爐的煙氣處理領(lǐng)域中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于催化劑及其制備方法，具體地說是用于催化還原脫硝的納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑、制備方法及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
隨著現(xiàn)代エ業(yè)的發(fā)展和汽車數(shù)量的日益増加，人類向大氣中排放的氮氧化物越來越多，氮氧化物污染己經(jīng)成為一個(gè)日益嚴(yán)重的全球性問題。氮氧化物作為大氣主要污染物之一，包括NO、NO2^N2O, N2O3和N2O4等，主要以NO和NO2的形式存在，其中NO約占氮氧化物總量的90%。全球每年排入大氣的氮氧化物總量超過3000萬噸，并且還在持續(xù)增長。人為排放氮氧化物中的90%以上來源于煤、石油、天然氣等石化燃料的燃燒過程。NO為無色無味的氣體，可與血液中的血紅蛋白結(jié)合成亞硝基血紅蛋白或亞硝基高鐵血紅蛋白，使血液輸氧能力下降，造成缺氧，NO氧化成NO2，其毒性更強(qiáng)，對(duì)人的眼睛和呼吸器官有強(qiáng)刺激作用；此 外NO還有致癌作用，對(duì)細(xì)胞分裂和遺傳信息的傳遞有不良影響。NO2在紫外線的照射下，與碳?xì)浠衔镒饔茫纬晒饣瘜W(xué)煙霧，構(gòu)成對(duì)大氣環(huán)境的嚴(yán)重污染，同溫層中臭氧層的變薄、減少，很大程度歸因于氮氧化物的作用。氮氧化物經(jīng)過濕式沉降后，形成酸雨。酸雨對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、建筑物和材料以及人體健康等方面均有危害，可以使水質(zhì)酸化、破壞水質(zhì)質(zhì)量，造成物種的減少或滅絕，引起森林樹木葉片黃化、落葉，導(dǎo)致衰亡，引起農(nóng)作物的減產(chǎn)和加速建筑物和材料的腐蝕。酸雨造成土壤的酸化，使其中的Ca、Al等離子活化，對(duì)作物及水體產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性，有毒物質(zhì)又通過食物鏈對(duì)人們的健康造成危害。因此，如何有效地消除氮氧化物污染己成為目前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中一個(gè)令人關(guān)注的課題。煙氣脫硝主要采取以下幾種方法吸收法、吸附法、微生物法、電子輻射法、再燃燒法、催化法。其中催化法是エ業(yè)中最常用的方法。催化法可分為選擇性催化還原、選擇性非催化還原和直接催化分解三種方法。選擇性催化還原脫硝催化劑包括金屬催化劑，分子篩催化劑，金屬氧化物催化劑，鈣鈦礦類催化劑，類水滑石催化劑等。納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑具有耐磨，低溫活性高等特性，已經(jīng)有關(guān)于將ニ氧化鈦應(yīng)用于選擇性催化還原脫硝以減少氮氧化物污染的報(bào)道，但是國內(nèi)目前還沒有將納米ニ氧化鈦用作選擇性催化還原脫硝催化劑載體的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供ー種低溫活性高、適用于エ業(yè)化應(yīng)用的納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物選擇性催化還原脫硝催化劑、制備方法及其應(yīng)用。本專利技術(shù)的目的是通過如下措施來實(shí)施納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑是 TiO2表面有3種氧缺陷晶格錯(cuò)位、單橋空位、雙橋空位；Ti02能吸附多種無機(jī)分子和有機(jī)分子；納米顆粒具有獨(dú)特的性質(zhì)量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)；納米尺寸導(dǎo)致的直接后果是禁帶寬度増加、帶邊藍(lán)移、產(chǎn)生更大的氧化還原電位；然而，向底物的電荷轉(zhuǎn)移和溶劑重組自由能保持不變，這會(huì)增加電荷在馬庫斯區(qū)的轉(zhuǎn)移速率常數(shù)；因此，納米顆粒能増加催化反應(yīng)的效率。所述的納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑的制備方法是 浸潰法制備前將納米ニ氧化鈦100°c恒溫干燥，準(zhǔn)確量取制備5g催化劑所需要的硝酸鹽和納米TiO2粉末，焙燒后制備出的金屬氧化物質(zhì)量為總質(zhì)量的12%，其余為ニ氧化鈦，加入IOOml去離子水配制成混合溶液，用恒溫水浴鍋加熱至30°C并恒溫，攪拌30min使載體和硝酸鹽混合均勻，放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，70で、O. 08 Mpa下蒸發(fā)至水分蒸干為止； 旋蒸后得到的催化劑前軀體，置入馬弗爐中500°C焙燒4h，使硝酸鹽分解生成金屬氧化物活性組分，即得到所需的催化劑。硝酸鹽是硝酸鎳、硝酸鐵、硝酸鉻中的ー種或2種。 所述的納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑的應(yīng)用，用于選擇性催化還原脫硝，具體地說在流化催化裂化FCC煙氣中，一氧化氮催化還原技術(shù)，采用煙氣中的CO作為還原齊U，對(duì)煙氣中排放的ー氧化氮進(jìn)行催化還原，同時(shí)也用于電站鍋爐的煙氣處理領(lǐng)域中。本專利技術(shù)所制備的催化劑應(yīng)用于脫硝的方法，包括如下步驟 (1)以CO為還原劑，按CO:N0體積比為I :1至2:1的比例將CO輸入煙氣中； (2)將含有CO的煙氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器，在常壓下操作；操作溫度為100-550°C。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) (I)本專利技術(shù)采用硝酸鹽、ニ氧化鈦等作為原料，這些原料來源廣，容易獲取，成本低。(2)催化劑穩(wěn)定，耐磨，可以在較長時(shí)間內(nèi)保持一定活性。(3)催化劑的低溫活性較好，可在較低的溫度下，表現(xiàn)出很高的反應(yīng)活性。(4)煙氣中含有不完全燃燒生成的CO，催化劑可令其與氮氧化物反應(yīng)，同時(shí)脫除煙氣中的CO。具體實(shí)施例方式下面列舉3個(gè)實(shí)施例，用浸潰法制備ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑，對(duì)本專利技術(shù)加以進(jìn)ー步說明，但本專利技術(shù)不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I 12%Ni0/Ti02 按照所做催化劑活性組分的負(fù)載量，稱取2. 3357g的Ni (NO3)2 · 6H20和4. 4g的干燥過的納米ニ氧化鈦粉末，加入IOOml去離子水配制成混合溶液，用恒溫水浴鍋加熱至30°C并恒溫，攪拌30min使載體和硝酸鹽混合均勻,放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，70 °C >O. 08 Mpa下蒸發(fā)至水分蒸干為止。旋蒸后得到的催化劑前軀體，置入馬弗爐中500°C焙燒4h，使硝酸鹽分解生成金屬氧化物活性組分，得到所需的催化劑。取出后冷卻、壓片，壓カ一般在20 30Mp，制成20 40目的所需催化劑。取O. 4g催化劑至于固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)管直徑為6mm。逐漸升溫直到550°C，煙氣組成為1000ppmN0、2000ppmC0，其余為氮?dú)?；氣體流量100ml/min。在該操作條件下穩(wěn)態(tài)NO脫除率接近100%。實(shí)施例2 12%Fe203/Ti02 按照所做催化劑活性組分的負(fù)載量，稱取3. 03g的Fe (NO3) 3 · 6H20和4. 4g的干燥過的納米ニ氧化鈦粉末，加入IOOml去離子水配制成混合溶液，用恒溫水浴鍋加熱至30°C并恒溫，攪拌30min使載體和硝酸鹽混合均勻,放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，70 °C >O. 08 Mpa下蒸發(fā)至水分蒸干為止。旋蒸后得到的催化劑前軀體，置入馬弗爐中500°C焙燒4h，使硝酸鹽分解生成金屬氧化物活性組分，得到所需的催化劑。取出后冷卻、壓片，壓カ一般在20 30Mp，制成20 40目的所需催化劑。取O. 4g催化劑至于固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)管直徑為6mm。逐漸升溫直到550°C，煙氣組成為1000ppmN0、2000ppmC0，其余為氮?dú)?；氣體流量100ml/min。在該操作條件下穩(wěn)態(tài)NO脫除率接近100%。實(shí)施例3 6%NiO- 6%Fe203/Ti02 按照所做催化劑活性組分的負(fù)載量，稱取I. 515g的Fe (NO3) 3 · 6H20、I. 1679g的Ni (NO3)2 · 6H20和4. 4g的干燥過的納米ニ氧化鈦粉末，加入IOOml去離子水配制成混合溶液，用恒溫水浴鍋加熱至30°C并恒溫，攪拌30min使載體和硝酸鹽混合均勻，放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，70で、O. 08 Mpa下蒸發(fā)至水分蒸干為止。旋蒸后得到的催化劑前軀體，置入馬弗爐中 500°C焙燒4h，使硝酸鹽分解生成金屬氧化物活性組分，得到所需的催化劑。取出后冷卻、壓片，壓カ一般在20 30Mp，制成20 40目的所需催化劑。取O.本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
納米二氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑，其特征在于：TiO2表面有3種氧缺陷：晶格錯(cuò)位、單橋空位、雙橋空位；TiO2能吸附無機(jī)分子和有機(jī)分子；納米顆粒具有的性質(zhì)：量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)；納米尺寸導(dǎo)致的直接后果是：禁帶寬度增加、帶邊藍(lán)移、產(chǎn)生更大的氧化還原電位；由于向底物的電荷轉(zhuǎn)移和溶劑重組自由能保持不變，增加電荷在馬庫斯區(qū)的轉(zhuǎn)移速率常數(shù)，因此，納米顆粒能增加催化反應(yīng)的效率。

【技術(shù)特征摘要】
1.納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑，其特征在干 TiO2表面有3種氧缺陷晶格錯(cuò)位、單橋空位、雙橋空位；Ti02能吸附無機(jī)分子和有機(jī)分子；納米顆粒具有的性質(zhì)量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)；納米尺寸導(dǎo)致的直接后果是禁帶寬度增加、帶邊藍(lán)移、產(chǎn)生更大的氧化還原電位；由于向底物的電荷轉(zhuǎn)移和溶劑重組自由能保持不變，増加電荷在馬庫斯區(qū)的轉(zhuǎn)移速率常數(shù)，因此，納米顆粒能増加催化反應(yīng)的效率。2.如權(quán)利要求I所述的納米ニ氧化鈦負(fù)載金屬氧化物催化劑的制備方法，其特征在于該方法是浸潰法制備前將納米ニ氧化鈦10(TC恒溫干燥，準(zhǔn)確量取制備5g催化劑所需要的硝酸鹽和納米TiO2粉末，焙燒后制備出的金屬氧化物質(zhì)量為總質(zhì)量的12%，其余為ニ氧化鈦，加入IOOml去離子水配制成...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任曉光，任超，宋永吉，朱旭東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京石油化工學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：