[发明专利]一种比表面积可调的TiSiCeOx催化材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种比表面积可调节的催化材料的合成方法，属于氧化物催化剂技术领域。

背景技术

在多相催化领域，（非）金属氧化物常常作为载体或者活性组分，其中氧化物诸如氧化铝（Al₂O₃）、二氧化钛（TiO₂）、二氧化铈（CeO₂）、二氧化硅（SiO₂）等在VOCs催化氧化、车用三效催化剂、SCR催化剂中有着广泛的应用。目前，氮氧化物NO_x是主要大气污染物之一，其主要来自汽车尾气、工业排放等。为了营造更好的大气环境，控制、减少NO_x的排放，国务院出台了大气污染控制的相关条款，明确了控制氮氧化物排放的规划与要求。而实现NO_x的减量排放，对“脱硝”技术的研发与推广提出更高的要求。在氮氧化物排放控制技术里，低温选择性催化还原（SCR）技术是目前最常用也是最受关注的处理技术，利用还原剂HC、NH₃、CO等在催化剂作用下有效的将NO_X污染物转为无害化的N₂，实现污染物减量排放的目的。在SCR技术中，催化剂的选择最为关键，TiO₂因为其良好的活性、耐硫性等已经实现在V-W（Mo）-Ti系列催化剂中的工业化应用；同时也存在比表面积低、高温易烧结等问题。由于TiO₂表面仅存在Lewis酸位（M.D.Amiridis et al，J.Catal.1996,161,247-253），若引入其他组分使此类载体的表面Bronsted酸位增加（Caixia Liu et al,Environ.Sci.Technol.2012,46,6182-6189），同时起到对TiO₂颗粒的分散作用，从而有利于改善载体的热稳定性和催化活性。基于此，在前人研究工作的基础上，结合sol-gel的方法，采用Si和Ti的前驱体在表面活性剂的作用下进行共沉淀，由于Si-OH与Ti-OH同表面活性剂的作用从而有效避免大颗粒的形成，实现二组分的较好结合。

对于以TiO₂为载体的催化剂的研究已表明第二组分SiO₂的引入，可以明显增加催化剂的表面B酸位，有益于NH₃的吸附，进而促进NH₃-SCR反应的进行（Yanxiao Pan et al，J.Environ.Sci.2013,25，1703-1711;Caixia Liu et al,Environ.Sci.Technol.2012,46,6182-6189）。

CeO₂由于具有储氧能力，在三效催化、VOCs催化氧化反应中有较为广泛的应用，同时在SCR领域，以CeO₂/TiO₂为代表的催化剂表现出良好的活性和稳定性。从而使得Ti_xSi_1-xCe_0.05O_2.1材料本身即对NO的选择性催化还原反应具有一定的催化活性。同时作为一种载体，也可能用到其他诸如VOCs催化氧化反应中。

杨晓光等（物理化学学报，2005,21:33-37）比较了溶胶-凝胶法，液相浸渍法，化学气相沉积几种方法制备得到的SiO₂-TiO₂的复合材料。

Motonobu Kobayashi等（Motonobu Kobayashi,et al.Catalysis Letters.2006,112,37-44）分别以硫酸氧钛和硅溶胶为Ti源和Si源，钼酸铵为Mo源，采用氨水为沉淀剂，采用共沉淀的方法制备得到一种TiO₂-SiO₂-MoO₃材料（SiO₂含量为7～30wt%），并以其为载体，制备V₂O₅/TiO₂-SiO₂-MoO₃,并表现出良好的低温活性和抗硫能力。