[發(fā)明專利]核殼結(jié)構(gòu)氧化物負載Pt催化劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107597104B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉志明;武錦鵬;趙媛媛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J37/34;B01J37/08;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉萍

核殼結(jié)構(gòu)氧化物負載Pt催化劑及其制備方法和應用屬于環(huán)境催化和大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑以具有核殼結(jié)構(gòu)的SiO₂@TiO₂為載體，Pt為活性組份。其特點是球形SiO₂為內(nèi)核，SiO₂內(nèi)核表面包覆TiO₂，SiO₂@TiO₂核殼結(jié)構(gòu)的生成顯著地提高了Pt催化劑上氫氣選擇性還原NO_x的性能，使該催化劑具有良好的低溫脫硝性能。本發(fā)明制備工藝簡單，可實現(xiàn)低溫下NO_x的高效脫除，具有廣闊的應用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核殼結(jié)構(gòu)氧化物負載Pt催化劑、制備方法以及利用該催化劑在富氧條件下選擇性催化還原NO_x。適用于柴油車等移動源以及工業(yè)鍋爐、冶煉廠等固定源煙氣中NO_x的消除，屬于環(huán)境催化和大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著能源消費的增長和機動車保有量的快速增加，大量化石燃料消耗導致排放到大氣中的NO_x迅猛增加，NO_x不僅能引起的酸雨、霧霾等生態(tài)環(huán)境問題，還嚴重危害著人們的健康。因此，如何有效地消除NO_x的排放是目前大氣污染控制和環(huán)境催化領(lǐng)域研究的熱點。NH₃選擇性催化還原技術(shù)(NH₃-SCR)已在火力發(fā)電廠排放NO_x的控制中得到廣泛應用。但是氨作還原劑時，傳統(tǒng)的釩鎢鈦催化劑由于溫度窗口處于高溫區(qū)(300-400℃)，不能有效脫除機動車及工業(yè)鍋爐排放的NO_x；另外，氨的泄漏等也限制了NH₃-SCR的應用。近年來，氫氣選擇性還原NO_x(H₂-SCR)引起了研究者的高度關(guān)注。氫氣作還原劑時，NO_x的還原溫度大大降低，且過量氫氣將與氧氣燃燒產(chǎn)生水，不會產(chǎn)生二次污染。

目前用于氫氣選擇性還原NO_x的催化劑多為貴金屬，存在的問題是溫度窗口窄，NO_x的轉(zhuǎn)化率有待提高，并且貴金屬價格昂貴。因此，開發(fā)低貴金屬含量并且具有高活性的H₂-SCR脫硝催化劑，不僅能滿足稀燃汽油車和柴油車排放NO_x的消除，還能應用于工業(yè)鍋爐等固定源排放NO_x的低溫催化脫除，具有重要的意義和應用前景。

本發(fā)明制備了一種在低溫下對NO_x的催化脫除具有優(yōu)異性能的核殼結(jié)構(gòu)氧化物負載Pt催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備方法簡單且對氫氣選擇性催化還原NO_x具有高活性的核殼結(jié)構(gòu)氧化物負載Pt催化劑及其制備方法。考慮到活性組分與載體間的相互作用對催化劑的催化性能有明顯影響,本發(fā)明通過合成具有核殼結(jié)構(gòu)的SiO₂@TiO₂氧化物，通過SiO₂與TiO₂間的相互作用以及核殼結(jié)構(gòu)載體與貴金屬Pt之間的協(xié)同效應，開發(fā)出一種對氫氣選擇性催化還原NO_x具有良好活性的脫硝催化劑。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

催化劑組成表示為Pt/SiO₂@TiO₂，其中球形SiO₂為內(nèi)核，SiO₂內(nèi)核表面包覆TiO₂，其中外殼TiO₂與內(nèi)核SiO₂的摩爾比在0.1～0.2之間，Pt的質(zhì)量與SiO₂@TiO₂質(zhì)量的比值為0.5～1％。

本發(fā)明提供了一種核殼結(jié)構(gòu)氧化物負載Pt催化劑的制備方法，其特征在于：該方法依次包括以下步驟：