[发明专利]石墨烯负载钛基核壳结构的低温SCR抗硫催化剂及制备方法

权利要求书

1.石墨烯负载钛基核壳结构的低温SCR抗硫催化剂，其特征在于，该催化剂是以复合纳米核壳结构MnOx-CeO₂@TiO₂为活性组分，以石墨烯材料作为载体；所述催化剂的尺寸范围为20-200nm，其中纳米核壳结构MnOx-CeO₂@TiO₂中Mn、Ce和Ti三种元素的摩尔比例为0.05～1：0.05～1：1，石墨烯载体与纳米核壳结构MnOx-CeO₂@TiO₂的质量比为0.01～0.6：1。

2.如权利要求1所述的石墨烯负载钛基核壳结构的低温SCR抗硫催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）制备MnOx-CeO₂复合纳米粒子

根据所需的Mn、Ce元素的摩尔比，将质量分数均为20%的硝酸铈和硝酸锰溶液进行混合，逐滴加入摩尔浓度为6mol/L的氢氧化钠溶液直至解析完全，然后将混合液转移至水热釜中，120-240℃下反应12-48h，离心，并用去离子水和乙醇交替洗涤，固体在80-120℃下干燥，最终于300-600℃温度下煅烧1-4h得到纳米MnOx-CeO₂颗粒物；

（2）制备MnOx-CeO₂@TiO₂核壳催化剂

在以CTAB为表面活性剂、正戊醇为助表面活性剂、环己烷为油相的反相微乳液中制备出核壳结构纳米颗粒：首先把CTAB、环己烷和正戊醇混合，搅拌至透明制备成缓冲液，其中CTAB的质量分数为1.5-10%、环己烷的质量分数为20-40%、其余为正戊醇，然后加入步骤（1）得到的纳米MnOx-CeO₂颗粒物分散；用硝酸调节pH值在2.5-5.5之间，再加入钛酸正丁酯的乙醇分散液，超声反应，离心、并用去离子水和乙醇交替洗涤、固体在80-120℃下干燥后，于300-600℃温度下煅烧1-4h，最后得到MnOx-CeO₂@TiO₂核壳纳米颗粒；

（3）制备氧化石墨烯及石墨烯负载MnOx-CeO₂@TiO₂核壳结构催化剂

将石墨、硝酸钠、高锰酸钾和浓硫酸在冰水浴中混合搅拌2h成为黑绿色的糊状物，其中石墨的质量分数为5-20%、硝酸钠的质量分数为5-20%、高锰酸钾的质量分数为20-50%、其余为浓硫酸，然后将混合物置于35℃的水浴中保持30min，随后缓慢加入100ml去离子水，将溶液置于80-120℃下3h，后用H₂O₂对混合物进一步处理后，离心、过滤、洗涤去除硫酸根离子，得到混合物的固体，最后将固体分散于水中超声1h，便制得氧化石墨烯；将步骤（2）制得的催化剂加入到氧化石墨烯水溶液中，混合搅拌12h后，用浓度为10%盐酸和双氧水的溶液进行洗涤数次以去除杂质，干燥后便得到石墨烯负载MnOx-CeO₂@TiO₂核壳结构的催化剂。