钛基纳米复合金属氧化物催化剂及其制备方法

摘要

钛基纳米复合金属氧化物催化剂及其制备方法，属于柴油机尾气排气污染物控制技术领域。本发明采用自蔓延高温燃烧合成法，以TiO2为载体，金属氧化物VOx、MnOx、CeOx为活性组分制备出钛基纳米复合金属氧化物催化剂，TiO2、VOx、MnOx、CeOx的摩尔百分比分别为：80％～95％、2％～20％、2％～10％、2％～10％，其制备方法包括：TiO(NO3)2前驱液的制备；金属氧化物活性组分负载量的确定；金属氧化物活性组分前驱液的制备；催化剂自蔓延高温燃烧合成。本发明制得的催化剂有大的比表面积和孔容以及合适的孔径分布，结晶化度低，各活性物种高度分散且存在相互作用，在100～450℃宽温度窗口内具有较高的NOx去除率和N2选择性，该催化剂抗硫和抗水中毒性能强，适用于汽车与船舶柴油机尾气中NOx处理。

主权项

一种钛基纳米复合金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）TiO(NO3)2前驱液的制备：采用以下活性组分：VOx与载体TiO2的摩尔比为0.05:0.95，即所合成的催化剂分子式为Ti0.95V0.05O2‑δ；其中：TiO2的负载量为2 g，计算得到钛酸四正丁酯的用量为8.526 g，称取相应质量的钛酸四正丁酯，在常温不断搅拌下，将30 mL的无水乙醇逐滴加入到钛酸四正丁酯中进行钛酸四正丁酯的醇解，充分搅拌后生成淡黄色溶液，无水乙醇滴尽后再缓慢滴加40 mL的去离子水进行水解，得到乳白色TiO(OH)2溶液，在不断搅拌下加入27 mL体积比浓度为68%的硝酸，滴尽后继续搅拌直至混合溶液成为透明、澄清溶液，得到TiO(NO3)2前驱液；2）金属氧化物活性组分负载量的确定：根据上述活性组分VOx和载体TiO2 在催化剂对应分子式中的摩尔百分比，计算得出所需药品偏钒酸铵的质量为0.1542 g；3）金属氧化物活性组分前驱液的制备：将上述偏钒酸铵置于草酸溶液中，在50℃温度下加热搅拌使之完全溶解于草酸溶液中，溶液颜色由鹅黄色变为墨绿色，完全溶解时溶液颜色呈深蓝色，加热搅拌均在磁力搅拌机上进行，得到pH小于2的偏钒酸铵溶液；4）催化剂自蔓延高温燃烧合成：将步骤3）得到的活性组分前驱液偏钒酸铵溶液在不断搅拌下缓慢加入到步骤1）得到的TiO(NO3)2前驱液中，称取2.043 g燃料甘氨酸，并将其溶解于上述混合溶液中，在60℃恒温下加热搅拌60 min，使溶液充分混合均匀；将上述得到的混合均匀的溶液在马弗炉中燃烧合成，马弗炉温度预先加热并保持在350℃，经过3～5分钟的快速剧烈燃烧过程，待燃烧过程结束后，将固体产物在350℃下的马弗炉里再煅烧60分钟以除去表面的杂质，将煅烧产物冷却后研磨、压片，并过筛出40‑60目的颗粒，即可得到钛基纳米复合金属氧化物催化剂，制得的催化剂成品其比表面积在140‑200 m2/g之间。