[发明专利]一种无序介孔纳米二氧化钛的制备方法

说明书

本发明涉及一种无序介孔纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：a取硫酸法钛白粉生产时的酸解钛液，将部分酸解钛液加入氢氧化钠溶液中，搅拌得到一级混合液；b将剩余酸解钛液加入到混合液中，搅拌得到二级混合液；c将二级混合液升温至沸腾，保温至溶液变灰后，静置后得到白色悬浊液;d将白色悬浊液升温至沸腾，保温后进行过滤和水洗，得到滤饼，滤饼进行打浆得到浆液；e将浆液升温，加入氨水，调节pH至5.0‑8.0，对溶胶进行脱水后，放入马弗炉内煅烧，得到颗粒状钛白粉；f将颗粒状钛白粉进行粉碎后，即得具有环状结构的无序介孔纳米二氧化钛。本发明的方法具有操作简单、成本低、无污染、易实现工业化的优点。

技术领域

本发明具体涉及一种无序介孔纳米二氧化钛的制备方法，属于脱硝蜂窝催化剂载体制备技术领域。

背景技术

TiO₂具有高化学稳定性，耐腐蚀和抗毒性，作为催化剂载体材料显示出巨大的潜力和长久的生命力。从目前的研究报道来看，关于介孔二氧化钛制备的研究已经经历了无定型介孔二氧化钛的制备和半晶态介孔二氧化钛的制备，目前的研究焦点集中在具有高度晶态骨架结构的有序介孔二氧化钛的研究。但是在某些催化反应中催化剂的有序孔道也不利于反应物的扩散，造成催化剂的催化活性较低。无论在介孔催化剂制备还是催化应用中，如何解决物质在介孔孔道内的扩散问题，是介孔催化剂发展的关键。这就要求作为催化剂载体的TiO₂，具有无序介孔结构，即孔道靠颗粒与颗粒之间堆积而成，孔径尺寸分布较宽，孔道形状复杂，不规则，不相互连通。

无序介孔结构二氧化钛具有高的比表面积和合适的孔径，在SCR催化中可以提供更多吸附位点，使反应物聚集到催化剂表面，提高反应物与活性中心接触的概率。同时相对于有序介孔结构的催化剂载体，解决反应物在介孔孔道内的扩散问题，使催化效率明显提升。此外，无序介孔结构二氧化钛拥有很高的机械强度，具有较高的热稳定性，可负载于金属板、陶瓷、玻璃纤维基材上，制成板状、蜂窝状或波纹板状，最后集成于钢壳内，组成SCR反应器的整体。

中国专利201711450236.5公开了一种高效介孔纳米TiO₂的合成方法及其在乳胶漆中的应用方法，以钛酸正丁酯TBOT溶液、聚乙二醇400、十六烷基三甲基溴化铵CTAB为原料，制备出具有有序的介孔通道的介孔纳米TiO₂，该介孔纳米TiO₂应用到乳胶漆中，具有较强的补强性、高催化活性，增强了乳胶漆膜的稳定性，对室内空气中的细菌具有强效灭杀的作用，赋予乳胶漆长效抗菌、杀菌的功效，有效改善室内卫生状况。但该介孔纳米TiO₂制备过程中原料要求高，制备的介孔微有序孔道，不利于脱硝催化剂中高温条件下反应物的快速扩散，不适用于脱硝催化剂的载体。

中国专利201610077118.3公开了一种二维层状二氧化钛纳米光催化材料的制备方法，以共沉淀法和水热法在聚四氟乙烯高压反应釜中制备出层状二氧化钛光催化剂。该方法制备纳米二氧化钛过程中使用NaOH作为原料，引入Na离子，对脱硝催化剂不利，同时其制备的二氧化钛为层状结构，不利于脱硝催化反应过程中反应物扩散，且对设备要求高，且耗时较长，不易实现工业化。该方法制备的纳米二氧化钛用于光催化，不适用于脱硝催化剂。

中国专利201510378201.X公开了TiO₂中空全介孔纳米纤维的制备方法，该纳米纤维具有多孔结构，包括介孔，并兼具中空和全介孔结构。该发明通过添加适量的石蜡油，通过静电纺丝，前驱体在静电力的作用被连续相包覆于内部，有效合成同时兼具中空和全介孔的TiO₂纳米纤维，该方法合成的全介孔纳米纤维TiO₂虽然作为光催化剂应用于光解水制氢，且具有极好的高效性和稳定性，但不适用于脱硝催化剂，合成过程复杂，设备精度要求高，不易实现工业化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种无序介孔纳米二氧化钛的制备方法，具体方案包括以下步骤：