[發明專利]銅黑鈦催化劑的制備方法及其在選擇性催化氧化脫硝中的應用

在審

• 申請號: 202011334553.2
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112452326A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 馬江權;胡茂潤;李楠;朱銘;高曉新;左士祥
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/03;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種銅黑鈦催化劑的制備方法及其在選擇性催化氧化脫硝中的應用。先將乙醇和鈦源配置成A液，冰醋酸、去離子水和乙醇配置成B液；再將B液緩緩倒入A液中，直至溶液變為白色凝膠并老化，在烘箱中烘干，充分研磨成粉末，得到黑鈦前驅體，然后黑鈦前驅體在管式爐中N₂氛圍下煅燒，得到催化劑的載體黑鈦。然后將銅源與黑鈦溶于水中并攪拌，反應后干燥并煅燒，得到銅黑鈦催化劑。本發明的銅黑鈦催化劑制備工藝條件簡單、環境友好、成本低廉，該催化劑具有典型的介孔結構，且能有效地提高NO在載體上的吸附與活化，表現出良好的催化氧化脫硝能力及穩定性。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，涉及一種銅黑鈦催化劑，具體涉及一種以black-TiO₂為載體負載CuO_x活性組分催化劑的制備方法及其在選擇性催化還原氧化中的應用。

背景技術

氮氧化物從固定燃燒和移動燃燒源中釋放出來，是大氣中的主要污染物，會引起嚴重的環境問題，例如酸雨，光化學煙霧和臭氧消耗。已經開發出許多去除氮氧化物的有效策略，包括選擇性非催化還原(SNCR)和選擇性催化還原(SCR)。使煙氣中剩余的O₂的選擇性催化氧化(SCO)將NO部分氧化為NO₂，這具有在脫硫裝置中完成“快速SCR”或NO和NO₂協同吸收的潛在價值(Y.Zeng,D.Jiang,Y.Wang,S.Zhang,Q.Zhong,Reaction kinetics,Mechanisms and Catalysis 122(2017)593.)。

研究表明，貴金屬催化劑，如Pt/Al₂O₃和Pt/SiO₂表現出優異的氧化性能，但還存在一些缺點，如高成本和SO₂引起的催化劑失活限制了其發展(J.Després,M.Elsener,M.Koebel,O.B.Schnyder,A.Wokaun,Appl.Catal.B 50(2004)73；P.J.Schmitz,R.J.Kudla,A.R.Drews,A.E.Chen,C.K.Lowe-Ma,R.W.McCabe,W.F.Schneider,C.T.Goralski,Appl.Catal.B 67(2006)246.)。

過渡金屬氧化物具有低成本，廣泛應用和高催化活性的優點，使用過渡金屬氧化物(Ni，Mn，Cu，Cr)作為活性成分已經成為研究熱點。特別令人感興趣的是，負載型氧化銅因其低成本和顯著的催化活性而引起了許多催化氧化反應的極大關注，包括NO氧化。但氧化銅的抗水性能比較弱，因此，需要改善其抗水性能，并進一步降低成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以黑鈦為載體，氧化銅為活性組分的選擇性催化氧化去除煙氣中NO的催化劑的制備和使用方法。催化劑穩定性好，制備方法簡單高效、成本低廉、經濟環保。

銅黑鈦催化劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)配置A液、B液；

其中，A液為乙醇和鈦源的混合溶液，B液為冰醋酸、去離子水和乙醇的混合溶液。

A液中鈦源為鈦酸四丁酯、異丙醇鈦或偏鈦酸中的一種或幾種。

A液中乙醇、鈦源的體積比為6:1～3。

B液中乙醇、冰醋酸和去離子水的體積比為5:1～3:1～3。

(2)將B液緩緩(約3mL/s)倒入正在攪拌的A液中，直至溶液變為白色凝膠，停止磁力攪拌，靜置老化8～48h，烘干后研磨成小于200目的粉末，管式爐中N₂氛圍下450～600℃煅燒2～6h，得到黑鈦載體。

其中，A液、B液的體積比為20：9。