[发明专利]铜黑钛催化剂的制备方法及其在选择性催化氧化脱硝中的应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种铜黑钛催化剂的制备方法及其在选择性催化氧化脱硝中的应用。先将乙醇和钛源配置成A液，冰醋酸、去离子水和乙醇配置成B液；再将B液缓缓倒入A液中，直至溶液变为白色凝胶并老化，在烘箱中烘干，充分研磨成粉末，得到黑钛前驱体，然后黑钛前驱体在管式炉中N₂氛围下煅烧，得到催化剂的载体黑钛。然后将铜源与黑钛溶于水中并搅拌，反应后干燥并煅烧，得到铜黑钛催化剂。本发明的铜黑钛催化剂制备工艺条件简单、环境友好、成本低廉，该催化剂具有典型的介孔结构，且能有效地提高NO在载体上的吸附与活化，表现出良好的催化氧化脱硝能力及稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种铜黑钛催化剂，具体涉及一种以black-TiO₂为载体负载CuO_x活性组分催化剂的制备方法及其在选择性催化还原氧化中的应用。

背景技术

氮氧化物从固定燃烧和移动燃烧源中释放出来，是大气中的主要污染物，会引起严重的环境问题，例如酸雨，光化学烟雾和臭氧消耗。已经开发出许多去除氮氧化物的有效策略，包括选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)。使烟气中剩余的O₂的选择性催化氧化(SCO)将NO部分氧化为NO₂，这具有在脱硫装置中完成“快速SCR”或NO和NO₂协同吸收的潜在价值(Y.Zeng,D.Jiang,Y.Wang,S.Zhang,Q.Zhong,Reaction kinetics,Mechanisms and Catalysis 122(2017)593.)。

研究表明，贵金属催化剂，如Pt/Al₂O₃和Pt/SiO₂表现出优异的氧化性能，但还存在一些缺点，如高成本和SO₂引起的催化剂失活限制了其发展(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.)。

过渡金属氧化物具有低成本，广泛应用和高催化活性的优点，使用过渡金属氧化物(Ni，Mn，Cu，Cr)作为活性成分已经成为研究热点。特别令人感兴趣的是，负载型氧化铜因其低成本和显著的催化活性而引起了许多催化氧化反应的极大关注，包括NO氧化。但氧化铜的抗水性能比较弱，因此，需要改善其抗水性能，并进一步降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以黑钛为载体，氧化铜为活性组分的选择性催化氧化去除烟气中NO的催化剂的制备和使用方法。催化剂稳定性好，制备方法简单高效、成本低廉、经济环保。

铜黑钛催化剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)配置A液、B液；

其中，A液为乙醇和钛源的混合溶液，B液为冰醋酸、去离子水和乙醇的混合溶液。

A液中钛源为钛酸四丁酯、异丙醇钛或偏钛酸中的一种或几种。

A液中乙醇、钛源的体积比为6:1～3。

B液中乙醇、冰醋酸和去离子水的体积比为5:1～3:1～3。

(2)将B液缓缓(约3mL/s)倒入正在搅拌的A液中，直至溶液变为白色凝胶，停止磁力搅拌，静置老化8～48h，烘干后研磨成小于200目的粉末，管式炉中N₂氛围下450～600℃煅烧2～6h，得到黑钛载体。

其中，A液、B液的体积比为20：9。