[發(fā)明專利]一種以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810940600.4
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108993516B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳旭;杜亞麗;王若男;李曉建;鄒春蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/10;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：以六水合硝酸鎳、鈦酸丁酯為原料，以尿素為沉淀劑，去離子水為溶劑、洗滌劑，經(jīng)過配制溶液、油浴冷凝回流反應(yīng)、抽濾洗滌、干燥步驟，制得NiTi-LDH前驅(qū)體；該前驅(qū)體經(jīng)焙燒、壓片，制得鎳鈦復(fù)合氧化物催化劑；

所述制備方法包括以下步驟：

（1）配制混合溶液：在圓底燒瓶中按比例稱取六水合硝酸鎳、尿素，量取鈦酸丁酯，加入去離子水，磁力攪拌至充分溶解；

（2）制備NiTi-LDH：將步驟（1）制得的混合液放入磁力攪拌鍋中油浴冷凝回流，在80-90°C下溶解3-12 h，再將油浴溫度調(diào)至100-110 °C，反應(yīng)12-48 h，即得NiTi-LDH渾濁液，并測定所得渾濁液的pH值；

（3）抽濾洗滌：將步驟(2)所得渾濁液抽濾水洗至中性，在60-80 °C的條件下干燥過夜，得到NiTi-LDH前驅(qū)體；

（4）焙燒：將制得的NiTi-LDH前驅(qū)體放入馬弗爐中焙燒，即得鎳鈦復(fù)合氧化物NiTi-LDO催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，混合溶液中金屬陽離子的總濃度為0.0065 mol L^-1，并且c(Ni²⁺): c(Ti⁴⁺)控制在2:1-6:1；其中c(Ni²⁺)是指混合溶液中鎳離子物質(zhì)的量濃度，c(Ti⁴⁺)是指混合溶液中鈦離子物質(zhì)的量濃度；n(NO₃^-):n(urea)=1:1-2:1，其中n(NO₃^-)是指混合溶液中NO₃^-的物質(zhì)的量，n(urea)是指混合溶液中尿素的物質(zhì)的量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，滴加2-3 mL乙醇促進(jìn)原料的溶解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，渾濁液pH值控制在7.0-10.0。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，所得NiTi-LDH前驅(qū)體在空氣氣氛中焙燒，焙燒溫度為400-700 °C，焙燒時間為2-5 h。

6.一種權(quán)利要求1所述的方法制備的以鎳鈦水滑石為前驅(qū)體的復(fù)合氧化物催化劑在氨氣選擇性催化還原脫硝反應(yīng)中的應(yīng)用。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：應(yīng)用時，首先將催化劑進(jìn)行壓片：將NiTi-LDO催化劑樣品置于壓片機(jī)中，在20 MPa下保持5-10 min，用杵子碾碎，篩分成40-60目的顆粒，能直接應(yīng)用于催化反應(yīng)；

催化反應(yīng)測試在固定床連續(xù)流動石英反應(yīng)器中進(jìn)行；催化劑粒度為40-60目，用量為0.29-0.35 g；反應(yīng)氣體組成為：[NO]=600 ppm，[NH₃]=600 ppm，[O₂]=5.0 vol%，[SO₂]=0或100 ppm，[H₂O]=0或10 vol%，N₂ 作平衡氣，反應(yīng)氣體空速為45000 h^-1；催化反應(yīng)在90-450°C進(jìn)行，活性數(shù)據(jù)在反應(yīng)達(dá)到平衡后采集。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所得產(chǎn)物由Thermofisher IS10 FTIR檢測分析，NO轉(zhuǎn)化率和N₂選擇性通過以下公式計算：

其中，[NO]_in、[NH₃]_in分別指反應(yīng)器入口處的NO和 NH₃氣體的濃度；[NO]_out、[NO₂]_out、[N₂O]_out 分別指反應(yīng)器出口NO、NO₂ 和 N₂O的濃度。