[发明专利]一种有序介孔结构锰铈钛催化剂及制备方法和用途

说明书

本发明属于催化剂制备领域，特别涉及一种有序介孔结构锰铈钛催化剂及制备方法和用途。采用溶剂蒸发诱导自组装合成方法，以三嵌段共聚物为模板剂，将Mn/Ce活性物质组装引入到TiO₂载体的孔壁骨架中，制得有序介孔结构的锰铈钛催化剂。该催化剂活性组分分散高、孔透性好、稳定有序、比表面积大。可用于低温脱硝、多相催化降解有机物等领域。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，特别涉及一种有序介孔结构锰铈钛催化剂及制备方法和用途。

背景技术

近年来，有序介孔材料由于具有孔道排列有序、大小均匀、比表面积大的优点而被选为催化剂载体或活性组分，广泛应用于催化反应过程中。然而要制备出长程有序、热稳定性好的TiO₂有序介孔材料则是极其困难的。现有技术采用有机模板剂组装的方法得到一种热稳定性好的介孔材料。然而该方法模板剂与溶剂和无机前驱体组装时间及干燥时间都较长，在脱除模板剂的过程中，采用多步升温烧结程序，致使合成的周期及工序较为复杂，不利于大规模生产。

除了在合成控制工艺上优化提高TiO₂有序介孔材料热稳定性外，掺杂其他金属元素来稳定TiO₂有序介孔材料的有序介孔道是另外一种有效的方法。此外，引入其他元素还能起到改善或赋予TiO₂介孔材料的一些新的性质(如：催化能力、光电效应、导电性质等)，但是引入其他元素同时也带来了引入元素分布均匀性差、孔道尺寸匹配不良以及多元素共掺杂协同催化不佳等问题。

发明内容

本发明的目的：针对目前存在的问题，提供了一种有序介孔结构的锰铈钛催化剂，具有长程有序、热稳定性好、制备工序少等优点，并解决了引入其他元素带来的问题。

本发明的技术方案：本方明提供一种有序介孔结构的锰铈钛催化剂，采用溶剂蒸发诱导自组装合成方法，以三嵌段共聚物为模板剂，将Mn/Ce活性物质组装引入到TiO₂载体的孔壁骨架中，制得有序介孔结构的锰铈钛催化剂。提供这种有序介孔结构的锰铈钛催化剂的制备方法，具体操作包括：

(1)取三嵌段共聚物模板剂、铈盐、锰盐溶解于醇溶剂中得到溶液A；

(2)取浓盐酸缓慢加入钛前驱体中，反应15～20min得到溶液B；

(3)将溶液A缓慢加入溶液B中，在20～60℃温度下混合反应2～6h，得到溶液C；

(4)取溶液C平铺于培养皿中，在干燥温度为20～40℃、干燥湿度为60～80％RH条件下干燥24～48h，得到固体D；

(5)在烧结温度为300～700℃、升温速率为0.5～10℃/min条件下，将固体D置于马弗炉中烧结2～4h，制得有序介孔结构的锰铈钛催化剂。

其中，步骤(4)中温度和湿度是关键的工艺参数，温度和湿度都会影响有序介孔的自组装效果，干燥温度为20～40℃、干燥湿度为60～80％RH条件有利于孔道有序度的形成；步骤(5)中升温速率为0.5～10℃/min有利于有序孔通道的形成。

作为优选，步骤(1)中的三嵌段共聚物模板剂为P123、F127或L64；步骤(1)中的醇溶剂为正丁醇、异丁醇、正丙醇、异丙醇、乙醇中的一种或两种；步骤(1)中的铈盐为氯化铈、硝酸铈或醋酸铈；步骤(1)中的锰盐为硝酸锰、氯化锰、硫酸锰或醋酸锰。

作为优选，步骤(2)中的钛前驱体为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、四氯化钛中的一种或两种。

作为优选，步骤(1)和步骤(2)中的钛前驱体、浓盐酸、醇溶剂、三嵌段共聚物模板剂、铈盐和锰盐摩尔比为1：6：9～25：0.001～0.3：0.01～0.5：0.01～0.5。

本发明制备的有序介孔结构的锰铈钛催化剂用于低温脱硝、多相催化降解有机物。