[发明专利]用于在不高于1000℃的方法的二氧化钛催化剂结构及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及适用于在不高于1000℃温度的催化方法的平面TiO₂催化剂结构。

背景技术

鉴于增长的能源成本，用于多相催化的更有效的新型催化剂结构和催化剂载体结构越来越具有意义。该活性物质的组成对催化剂结构的效率是必不可少的，但是它的表面积和表面的可接近性是同样重要的。但是对于获得这两个性质来说是不容易的。除了例如通过造粒产生的最终的大形态之外，粒子的内部结构、它的多孔性和粒子的几何构型对表面可接近性产生影响。

适当的催化剂载体结构的选择往往具有决定性的作用，特别是在该载体与催化剂之间必需形成化学键的情况下。例如这种情形是SiO₂或TiO₂(载体结构)与MoO₃(催化剂)的体系的情况。

该催化剂结构的合成问题和耐热性往往是限制其可用性的重要因素。催化剂的制备或施加往往要求比较高的温度，而在该温度下该结构可烧结、压实、损失比表面积，而且在该催化剂载体结构和该催化剂之间会出现不受欢迎的化学反应。

水合或锐钛矿型形态的TiO₂纳米粒子对超过300℃的热循环尤其敏感。

尽管该TiO₂锐钛矿型的催化剂结构是诱人的，但是使用硫酸盐法制备它们即TiOSO₄的水解产生具有组成大致为Ti(OH)₄的钛氢氧化物(其被连续地煅烧)具有严重的缺陷，如在受热期间伴随着比表面积的快速损失而产生的拙劣的耐热性和最终结晶相转换成金红石。由硫酸盐法制备的材料往往显示出高含量的残留氢氧化物和硫，甚至在超过450℃的温度下这些残留的氢氧化物和硫也不会消失。

发明内容

用于在不高于800℃温度下催化方法的TiO₂催化剂结构消除了上述缺点。其包括锐钛矿型结晶形的TiO₂纳米粒子，其掺杂有以TiO₂为基准0.05-5重量％的磷。将该纳米粒子构成平面的环形聚集体，其比表面积从40至120m²/g变化。

该TiO₂催化剂结构优选包括锐钛矿型结晶形的TiO₂纳米粒子，其掺杂有以TiO₂为基准0.55-5重量％的磷。

用于在不高于1000℃温度下催化方法的TiO₂催化剂结构包括锐钛矿型结晶形的TiO₂纳米粒子，其掺杂有以TiO₂为基准0.05-5重量％的磷，该纳米粒子具有聚集的致密粒子的形态，其比表面积为20到40m²/g。

用于在不高于1000℃温度下催化方法的TiO₂催化剂结构优选包括锐钛矿型结晶形的TiO₂纳米粒子，其掺杂有以TiO₂为基准0.55-5重量％的磷。

该TiO₂催化剂结构的使用对许多催化过程来说是方便的，其中根据本发明，将活性物质沉积在该TiO₂结构的表面上，该活性物质选自银、铜、金、铂类金属、镍、钼和除碱金属氧化物之外的金属氧化物。

根据本发明，用于在温度不高于800℃的方法的催化剂结构的制造方法基于向钛氢氧化物糊剂中加入以TiO₂为基准磷含量为0.05-5重量％磷的含磷化合物，该钛氢氧化物糊剂是通过硫酸氧钛(titanum oxysulphate)的水解而制备的。将该中间产物干燥并且从而在350-900℃、优选在450-800℃的温度煅烧1到24小时的时间。获得的催化剂结构是粉末形态的。

根据本发明，在不高于1000℃温度下的方法的催化剂结构的制造方法基于向钛氢氧化物糊剂中加入以TiO₂为基准磷含量为0.05-5重量％的含磷化合物，该钛氢氧化物糊剂是通过硫酸氧钛的水解而制备的。将该中间产物干燥并且从而在500-1000℃、优选在450-800℃的温度煅烧1到24小时的时间。获得的催化剂结构是粉末形态的。

该含磷化合物选自磷酸和水溶性的磷酸盐。

将该活性物质施加到该TiO₂催化剂结构的粉末上是便利的。

能够通过挤压、造粒、制粒(pelletization)、刨片(flaking)、微粒化或其它常规的技术将获得的该催化剂结构的粉末(可能具有活性物质)加工成催化需要的形状。