專利名稱：一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈦白粉的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到鈦白粉生產(chǎn)過程中用的一種納米二氧化鈦脫硝催化劑，特別是一種同時摻雜鑭和負載金的二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝。
背景技術(shù)：
TiO2是一種非常有發(fā)展前途的NOx廢氣的污染治理材料，但是由于光催化反應(yīng)速率低，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用，因此，貴金屬(Pt、Ru、Au)摻雜改性是目前公認的提高TiO2光催化反應(yīng)性能的一種較有效的方式。金Au作為活性組分具有較好的 催化效果，且其價格相對于鉬、鈀等貴金屬較為低廉，能從一定程度上降低了原材料的成本；而以具有多相光催化性能的半導(dǎo)體二氧化鈦TiO2為載體，將會兼具二者的優(yōu)勢，與活性組分產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)?？墒?，Au / TiO2催化劑的主要缺點就是熱穩(wěn)定性差，一般在300°C以上焙燒時就會部分或者完全失活，由于脫硝催化劑的工作環(huán)境是在320-450°C，這就使得改善Au / TiO2催化劑的熱穩(wěn)定性成為必須解決的問題。經(jīng)過我們的研究發(fā)現(xiàn)，三氧化二鑭La2O3作為一種結(jié)構(gòu)助劑，對表面高分散的貴金屬具有較好地熱穩(wěn)定性，向TiO2中摻雜少量的La3+可以提高TiO2的熱穩(wěn)定性，改善催化活性。因此我們考慮，如果能將鑭La和金Au —起摻雜在二氧化鈦中的話，效果則非常顯著。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決二氧化鈦脫硝催化劑在具有更好的光催化性能的同時提高熱穩(wěn)定性的技術(shù)難題，設(shè)計了一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，使二氧化欽中同時慘雜倆與金，最終達到提聞熱穩(wěn)定性的目的。本發(fā)明為實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，包括在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序步驟，關(guān)鍵是在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序包括摻雜鑭以及負載金的步驟，具體步驟包括
a、調(diào)配微乳液，準備油酸C18H3402、正丁醇C4H1Q0、第一NaOH溶液，體積比為C18H34O2 C4H10O =NaOH=I :(1. 5-2. 5) : (3-5)，混合后備用；
b、配置TiCl4油溶液，以TiCl4為溶質(zhì)，以油酸C18H34O2和正丁醇C4HltlO為溶劑，再加入表面活性劑c-SAA，以上各物質(zhì)的溶液體積比為TiCl4 =C18H34O2 =C4H10O C-SAA=I : (3-3. 5)(3-3. 5)(0. 01-0. 02)，并在以上所形成的混合油溶液中添加磷酸三丁酯，添加的體積為混合油溶液的4%-6%，形成TiCl4油溶液，備用；
C、將a步驟中的微乳液放入攪拌器中，準備硝酸鑭La (NO3) 3 6H20,溶解于b步驟中配置的TiCl4油溶液中形成混合溶液，將以上混合溶液緩慢加入到攪拌器中，在室溫下快速攪拌1-1. 5小時，得到H2TiO3沉淀，其中硝酸鑭、TiCl4油溶液、微乳液的質(zhì)量比控制在100 (3-5)(9-15)；
d、將上述沉淀先用丙酮以及無水乙醇洗滌，再在100-150°C下干燥2. 5-3. 5小時，得到固體粉末，研磨后用蒸餾水洗滌，再在100-150°C下干燥0. 5-1. 5小時，再經(jīng)550-650°C高溫爐中煅燒2-2. 5小時，得到摻鑭的二氧化鈦載體，記作La-TiO2 ；
d、準備濃度為1-1.2mol/L的HAuCl4溶液，將第二 NaOH溶液作為沉淀劑；
e、用第二NaOH溶液將HAuCl4溶液的PH值調(diào)為8，然后將c步驟中得到的La-TiO2粉末加入至HAuCl4溶液中，La-TiO2粉末與HAuCl4的質(zhì)量比為(110-120): I，之后繼續(xù)加入NaOH溶液將PH值調(diào)為8 ;
f、將步驟e中形成的懸浮液在80-90°C下劇烈攪拌I.5-2. 5小時，冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、過濾、干燥后，再經(jīng)高溫焙燒12-18小時得到負載Au的La-TiO2，記作Au/La_Ti02。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是在制備二氧化鈦時，進行摻雜鑭以及負載金的制作工序，負載金可以提高光催化性能，而摻雜鑭可以提高熱穩(wěn)定性，二者結(jié)合達到了非常顯著的效果。并且加入c-SAA作為表面活性劑，為提高二氧化鈦表面活性起到輔助作用，經(jīng)過實驗過程以及測試結(jié)果，最終達到了預(yù)期的目的，對脫硝催化劑的生產(chǎn)領(lǐng)域具有重大的意義。


圖I是本發(fā)明的制備工藝生產(chǎn)出的Au/La-Ti02的熱穩(wěn)定曲線示意圖。
具體實施例方式一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，包括在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序步驟，關(guān)鍵是在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序包括摻雜鑭以及負載金的步驟，具體步驟包括
a、調(diào)配微乳液，準備油酸C18H3402、正丁醇C4H1Q0、第一NaOH溶液，體積比為C18H34O2 C4H10O =NaOH=I :(1. 5-2. 5) : (3-5)，混合后備用；
b、配置TiCl4油溶液，以TiCl4為溶質(zhì)，以油酸C18H34O2和正丁醇C4HltlO為溶劑，再加入表面活性劑c-SAA，以上各物質(zhì)的溶液體積比為TiCl4 =C18H34O2 =C4H10O C-SAA=I : (3-3. 5)(3-3. 5)(0. 01-0. 02)，并在以上所形成的混合油溶液中添加磷酸三丁酯，添加的體積為混合油溶液的4%-6%，形成TiCl4油溶液，備用；
C、將a步驟中的微乳液放入攪拌器中，準備硝酸鑭La (NO3) 3 6H20,溶解于b步驟中配置的TiCl4油溶液中形成混合溶液，將以上混合溶液緩慢加入到攪拌器中，在室溫下快速攪拌1-1. 5小時，得到H2TiO3沉淀，其中硝酸鑭、TiCl4油溶液、微乳液的質(zhì)量比控制在100 (3-5)(9-15)；
d、將上述沉淀先用丙酮以及無水乙醇洗滌，再在100-150°C下干燥2. 5-3. 5小時，得到固體粉末，研磨后用蒸餾水洗滌，再在100-150°C下干燥0. 5-1. 5小時，再經(jīng)550-650°C高溫爐中煅燒2-2. 5小時，得到摻鑭的二氧化鈦載體，記作La-TiO2 ；
d、準備濃度為1-1.2mol/L的HAuCl4溶液，將第二 NaOH溶液作為沉淀劑；
e、用第二NaOH溶液將HAuCl4溶液的PH值調(diào)為8，然后將c步驟中得到的La-TiO2粉末加入至HAuCl4溶液中，La-TiO2粉末與HAuCl4的質(zhì)量比為(110-120): I，之后繼續(xù)加入NaOH溶液將PH值調(diào)為8 ;
f、將步驟e中形成的懸浮液在80-90°C下劇烈攪拌I.5-2. 5小時，冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、過濾、干燥后，再經(jīng)高溫焙燒12-18小時得到負載Au的La-TiO2，記作Au/La_Ti02。所述的步驟a中，第一 NaOH溶液濃度為2-4mol/L。當為2 mo I/L時，體積份數(shù)相對要加的多一些，當為4mol/L時，體積份數(shù)相對可以少加一些。所述的步驟e中，NaOH溶液濃度為0. 8-1. 2mol/L。所述的步驟c中，攪拌速率為1250-1300r/min。所述的步驟f中，攪拌速率為1250-1300r/min。所述的步驟f中，焙燒過程分為三個階段焙燒在溫度為350_360°C下焙燒4_6小時；然后在480-495°C下焙燒4-6小時；最后在500_510°C下焙燒4_6小時。本發(fā)明在具體實施時，以下是我們列舉的6組實驗數(shù)據(jù)，
表I :
權(quán)利要求
1.一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，包括在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序步驟，其特征在于在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序包括摻雜鑭以及負載金的步驟，具體步驟包括 a、調(diào)配微乳液，準備油酸C18H3402、正丁醇C4H1Q0、第一NaOH溶液，體積比為C18H34O2 C4H10O =NaOH=I (1. 5-2. 5) : (3-5)，混合后備用； b、配置TiCl4油溶液，以TiCl4為溶質(zhì)，以油酸C18H34O2和正丁醇C4HltlO為溶劑，再加入表面活性劑c-SAA，以上各物質(zhì)的溶液體積比=TiCl4 =C18H34O2 =C4H10O C-SAA=I :(3-3. 5)(3-3. 5)(0. 01-0. 02)，并在以上所形成的混合油溶液中添加磷酸三丁酯，添加的體積為混合油溶液的4%-6%，形成TiCl4油溶液，備用； C、將a步驟中的微乳液放入攪拌器中，準備硝酸鑭La (NO3) 3 · 6H20,溶解于b步驟中配置的TiCl4油溶液中形成混合溶液，將以上混合溶液緩慢加入到攪拌器中，在室溫下快速攪拌1-1. 5小時，得到H2TiO3沉淀，其中硝酸鑭、TiCl4油溶液、微乳液的質(zhì)量比控制在100 (3-5)(9-15)； d、將上述沉淀先用丙酮以及無水乙醇洗滌，再在100-150°C下干燥2. 5-3. 5小時，得到固體粉末，研磨后用蒸餾水洗滌，再在100-150°C下干燥O. 5-1. 5小時，再經(jīng)550-650°C高溫爐中煅燒2-2. 5小時，得到摻鑭的二氧化鈦載體，記作La-TiO2 ； d、準備濃度為1-1.2mol/L的HAuCl4溶液，將第二 NaOH溶液作為沉淀劑； e、用第二NaOH溶液將HAuCl4溶液的PH值調(diào)為8，然后將c步驟中得到的La-TiO2粉末加入至HAuCl4溶液中，La-TiO2粉末與HAuCl4的質(zhì)量比為(110-120): I，之后繼續(xù)加入NaOH溶液將PH值調(diào)為8 ; f、將步驟e中形成的懸浮液在80-90°C下劇烈攪拌I.5-2. 5小時，冷卻至室溫，經(jīng)洗滌、過濾、干燥后，再經(jīng)高溫焙燒12-18小時得到負載Au的La-TiO2，記作Au/La_Ti02。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，其特征在于所述的步驟a中，第一 NaOH溶液濃度為2_4mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，其特征在于所述的步驟e中，第二 NaOH溶液濃度為O. 8-1. 2mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，其特征在于所述的步驟c中，攪拌速率為1250-1300r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，其特征在于所述的步驟f中，攪拌速率為1250-1300r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，其特征在于所述的步驟f中，焙燒過程分為三個階段焙燒在溫度為350-360°C下焙燒4-6小時；然后在480-495°C下焙燒4-6小時；最后在500_510°C下焙燒4-6小時。
全文摘要
一種納米二氧化鈦脫硝催化劑的制備工藝，解決二氧化鈦脫硝催化劑在具有更好的光催化性能的同時提高熱穩(wěn)定性的技術(shù)難題，工藝包括在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序步驟，關(guān)鍵是在二氧化鈦中摻雜金屬元素的工序包括摻雜鑭以及負載金的步驟，本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是在制備二氧化鈦時，進行摻雜鑭以及負載金的制作工序，負載金可以提高光催化性能，而摻雜鑭可以提高熱穩(wěn)定性，二者結(jié)合達到了非常顯著的效果。經(jīng)過實驗過程以及測試結(jié)果，最終達到了預(yù)期的目的，對脫硝催化劑的生產(chǎn)領(lǐng)域具有重大的意義。
文檔編號B01D53/90GK102773098SQ201210307469
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者張千, 張建平 申請人:河北麥森鈦白粉有限公司