[发明专利]TixSn1-xO2固溶体为载体的负载型金属氧化物纳米催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以金红石型Ti_xSn_1-xO₂固溶体为载体的负载型金属氧化物纳米催化剂。

背景技术

选择性催化还原（SCR）法具有脱硝效率高，副作用较小等优点，在已运行的SCR装置的锅炉中，脱硝率达到80-90%，能够满足日益严格的环保要求。近几十年来，SCR技术在国外得到了广泛的应用。1975年，日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程，其后SCR技术在日本得到了广泛的应用，现日本93%以上的烟气脱硝采用SCR，运行装置超过300套；在欧洲，SCR技术也已得到了广泛的应用。德国于20世纪80年代引进该技术，并规定发电量50 MW以上的电厂都得配备SCR装置；美国政府也将SCR技术作为电站大气污染的主要控制技术。台湾也有100套以上的SCR装置在运行。而我国自“十一五”开始，烟气脱硝几乎全部应用了SCR技术。目前，SCR方法已成为国内外电站和工业窑炉脱硝最成熟的主流技术。

工业SCR催化剂主要有三类：（1）以贵金属为主的催化剂体系，这类催化剂的反应温度在300℃以下，150℃左右就能有较明显的SCR效果，但催化剂较易中毒，受水蒸气和SO₂的影响较大，同时对NH₃的氧化较为严重。通常应用在较清洁的环境如天然气为原料的锅炉、化工生产线的脱硝。（2）以分子筛为载体的SCR催化剂在600℃左右的环境可以得到很高的脱硝效果。（3）负载在锐钛矿TiO₂载体上的V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂，催化剂的最佳工作温度范围为260～425℃。一般地，电厂烟道气外排到省煤器与空预器之间时，其排气温度大约为300～400℃左右，故对负载型氧化物催化剂V₂O₅-WO₃ (MoO₃)/TiO₂来说，工程上SCR装置中烟气无需再加热，即可获得最佳的NO_x转化效果。

因此，大规模应用的工业SCR催化剂主要是负载在TiO₂载体上的V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂。以TiO₂为载体其优势主要体现在两个方面：（1）与其它载体相比，具有更高的活性。（2）在NO选择性还原反应中对于抗硫酸盐中毒方面起着十分重要的作用。但是，锐钛矿型TiO₂也有非常明显的缺点：比表面小，热稳定性差，高温易烧结等缺点，限制了它的使用。

Ti_xSn_1-xO₂ 固溶体是一种新兴的材料，它在低压变阻器、气敏原件和光催化等应用方面都受到了广泛的关注。近几年来，通过我们的研究发现Ti_xSn_1-xO₂ 固溶体作为载体，在NO的SCR反应中具有比单纯的TiO₂和SnO₂做载体具有更显著的优势。而且高温不易烧结。我们通过一种简易的方法，成功合成出了一系列以Ti_xSn_1-xO₂ 固溶体为载体的金属氧化物纳米催化剂。由于该方法合成原料易得，操作简单，无特殊设备要求，使其在催化领域有着良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的：提供一种制备高活性、高热温定性的金属氧化物纳米催化剂的方法，从而有望在工业催化中得到一定的运用。

本发明的原理如下：由于两种物质的K_sp不同，为了保证两种离子混合的尽量均匀，采用反滴加的方法，将两种离子的混合溶液加入过量的NH₃·H₂O中，使其沉淀完全，然后老化焙烧，得到Ti_xSn_1-xO₂固溶体，利用活性组分和载体相互作用，采用浸渍的方法，使活性组分在载体表面均匀分散，制备纳米催化剂。