[發明專利]一種比表面積可調的TiSiCeOx催化材料的合成方法

有效

• 申請號: 201410135628.2
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN104028260A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 何洪;宋麗云;晁晶迪;劉曉軍;房玉嬌;張然
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J35/10;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種比表面積可調節的催化材料的合成方法，屬于氧化物催化劑技術領域。

背景技術

在多相催化領域，（非）金屬氧化物常常作為載體或者活性組分，其中氧化物諸如氧化鋁（Al₂O₃）、二氧化鈦（TiO₂）、二氧化鈰（CeO₂）、二氧化硅（SiO₂）等在VOCs催化氧化、車用三效催化劑、SCR催化劑中有著廣泛的應用。目前，氮氧化物NO_x是主要大氣污染物之一，其主要來自汽車尾氣、工業排放等。為了營造更好的大氣環境，控制、減少NO_x的排放，國務院出臺了大氣污染控制的相關條款，明確了控制氮氧化物排放的規劃與要求。而實現NO_x的減量排放，對“脫硝”技術的研發與推廣提出更高的要求。在氮氧化物排放控制技術里，低溫選擇性催化還原（SCR）技術是目前最常用也是最受關注的處理技術，利用還原劑HC、NH₃、CO等在催化劑作用下有效的將NO_X污染物轉為無害化的N₂，實現污染物減量排放的目的。在SCR技術中，催化劑的選擇最為關鍵，TiO₂因為其良好的活性、耐硫性等已經實現在V-W（Mo）-Ti系列催化劑中的工業化應用；同時也存在比表面積低、高溫易燒結等問題。由于TiO₂表面僅存在Lewis酸位（M.D.Amiridis?et?al，J.Catal.1996,161,247-253），若引入其他組分使此類載體的表面Bronsted酸位增加（Caixia?Liu?et?al,Environ.Sci.Technol.2012,46,6182-6189），同時起到對TiO₂顆粒的分散作用，從而有利于改善載體的熱穩定性和催化活性。基于此，在前人研究工作的基礎上，結合sol-gel的方法，采用Si和Ti的前驅體在表面活性劑的作用下進行共沉淀，由于Si-OH與Ti-OH同表面活性劑的作用從而有效避免大顆粒的形成，實現二組分的較好結合。

對于以TiO₂為載體的催化劑的研究已表明第二組分SiO₂的引入，可以明顯增加催化劑的表面B酸位，有益于NH₃的吸附，進而促進NH₃-SCR反應的進行（Yanxiao?Pan?et?al，J.Environ.Sci.2013,25，1703-1711;Caixia?Liu?et?al,Environ.Sci.Technol.2012,46,6182-6189）。

CeO₂由于具有儲氧能力，在三效催化、VOCs催化氧化反應中有較為廣泛的應用，同時在SCR領域，以CeO₂/TiO₂為代表的催化劑表現出良好的活性和穩定性。從而使得Ti_xSi_1-xCe_0.05O_2.1材料本身即對NO的選擇性催化還原反應具有一定的催化活性。同時作為一種載體，也可能用到其他諸如VOCs催化氧化反應中。

楊曉光等（物理化學學報，2005,21:33-37）比較了溶膠-凝膠法，液相浸漬法，化學氣相沉積幾種方法制備得到的SiO₂-TiO₂的復合材料。

Motonobu?Kobayashi等（Motonobu?Kobayashi,et?al.Catalysis?Letters.2006,112,37-44）分別以硫酸氧鈦和硅溶膠為Ti源和Si源，鉬酸銨為Mo源，采用氨水為沉淀劑，采用共沉淀的方法制備得到一種TiO₂-SiO₂-MoO₃材料（SiO₂含量為7～30wt%），并以其為載體，制備V₂O₅/TiO₂-SiO₂-MoO₃,并表現出良好的低溫活性和抗硫能力。