CN111450878A - 一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法 - Google Patents

一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了脱硝催化剂制备技术领域的一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂，所述催化剂的载体是介晶TiO2‑MC，活性组分为单原子Ir金属，其中Ir/TiO2‑MC摩尔比为0.02～0.08，该种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法，以TiO2‑MC为载体，利用盐酸多巴胺或左旋多巴的改性作用，结合Ir4+与NH2‑之间的氧化还原反应，该种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法，以TiO2‑MC为载体，利用盐酸多巴胺或左旋多巴的改性作用，结合Ir4+与NH2‑之间的氧化还原反应，在TiO2介晶得到二次功能化平台，结合氯铱酸上Ir4+和NH2‑基的氧化还原作用，该催化剂在180～300℃下呈现良好的低温脱硝活性，且其制备方法温和、安全、环保。

Description

一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法
技术领域
本发明涉及脱硝催化剂制备技术领域，具体为一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法。
背景技术
脱硝催化剂泛指应用在电厂SCR脱硝系统上的催化剂，在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质，目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为载体，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份，催化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式，板式催化剂以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将 TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块。
在固定源排放的氮氧化物(NO和NO2)会引起酸雨、光化学污染和臭氧破坏等，为此，氮氧化物脱除技术得到了研究和应用，基于氨气选择性催化还原NO(SCR)技术的优势，其在固定源脱硝领域得到了广泛应用。
但是，SCR脱硝技术的核心催化剂存在运行温度窗口较高(300-400℃) 和V-基催化剂毒性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有脱硝技术存在的运行温度窗口高和V-基催化剂有毒的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂，所述催化剂的载体是介晶TiO2-MC，活性组分为单原子Ir 金属，其中Ir/TiO2-MC摩尔比为0.02～0.08，TiO2介晶(TiO2-MC)载体的制备参考相关文献。
一种如权利要求1所述的基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂的制备方法，该基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：TiO2-MC的改性处理：用浓度为1～2g/L的盐酸多巴胺或者左旋多巴溶液(PH＝8.5)反应24h，得到官能团化PDA@TiO2；
S2：利用盐酸多巴胺或左旋多巴对TiO2-MC载体进行改性，得到PDA@ TiO2-MC改性载体，得到的PDA@TiO2-MC改性载体于去离子水中搅拌8h；
S3：将一定浓度的氯铱酸水溶液加入S2中，搅拌反应8h，过滤，水洗，醇洗和12℃烘干；
S4：利用PDA上氨基与氯铱酸之间的氧化还原反应，反应温度为50～90℃；
S5：在PDA@TiO2表面原位生成单原子Ir活性组分，制备单原子 Ir/PDA@TiO2-MC脱硝催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种基于TiO2介晶的单原子Ir 脱硝催化剂及制备方法，以TiO2-MC为载体，利用盐酸多巴胺或左旋多巴的改性作用，结合Ir4+与NH2-之间的氧化还原反应，制备基于TiO2介晶的单原子 Ir(Ir/PDA@TiO2-MC)脱硝催化剂，该催化剂由TiO2介晶载体和Ir活性组分组成，基于盐酸多巴胺和左旋多巴的自聚合作用，在TiO2介晶得到二次功能化平台，结合氯铱酸上Ir4+和NH2-基的氧化还原作用，该催化剂在180～300℃下呈现良好的低温脱硝活性，且其制备方法温和、安全、环保。
附图说明
图1为本发明所制备单原子Ir/PDA@TiO2-MC催化剂的脱硝率随温度的变化曲线示意图；
图2为本发明所制备的TiO2介晶的XRD图谱示意图；
图3为本发明所制备TiO2介晶的氮气吸附-脱附等温线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂，该种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂材料为；
催化剂的载体是介晶TiO2-MC，活性组分为单原子Ir金属，其中 Ir/TiO2-MC摩尔比为0.02～0.08，TiO2介晶(TiO2-MC)载体的制备参考相关文献；
本发明还提供一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂的制备方法，该基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂的制备方法包括如下步骤；
S1：TiO2-MC的改性处理：用浓度为1～2g/L的盐酸多巴胺或者左旋多巴溶液(PH＝8.5)反应24h，得到官能团化PDA@TiO2；
S2：利用盐酸多巴胺或左旋多巴对TiO2-MC载体进行改性，得到PDA@ TiO2-MC改性载体，得到的PDA@TiO2-MC改性载体于去离子水中搅拌8h；
S3：将一定浓度的氯铱酸水溶液加入S2中，搅拌反应8h，过滤，水洗，醇洗和12℃烘干；
S4：利用PDA上氨基与氯铱酸之间的氧化还原反应，反应温度为50～90℃；
S5：在PDA@TiO2表面原位生成单原子Ir活性组分，制备单原子 Ir/PDA@TiO2-MC脱硝催化剂。
实施例1
1)TiO2介晶(TiO2-MC)的改性，将定量TiO2-MC分散于1-2g/L的盐酸多巴胺溶液(PH＝8-10)，室温下连续搅拌反应24h，过滤、水洗、醇洗，得到 PDA@TiO2-MC改性载体。
2)按Ir/TiO2-MC＝0.02，将定量PDA@TiO2-MC改性载体和氯铱酸分散于定量去离子水中，升温至60～90℃，搅拌反应6h，过滤，水洗，醇洗，110℃烘干得到0.02Ir/PDA@TiO2-MC单原子脱硝催化剂。
脱硝活性测试条件：模拟烟气总流速为700mL/min，[NO]＝[NH3]＝500ppm， [O2]＝5％，N2作为平衡气，空速为28000mL·g-1·h-1，测得0.02Ir/PDA@TiO2-MC 单原子催化剂在180～300℃下的脱硝率达到40.6％～75.9％。
实施例2
1)TiO2介晶(TiO2-MC)的改性，将定量TiO2-MC分散于1～2g/L的盐酸多巴胺溶液(PH＝8～10)，室温下连续搅拌反应24h，过滤、水洗、醇洗，得到PDA@TiO2-MC改性载体。
2)按Ir/TiO2-MC＝0.04，将定量PDA@TiO2-MC改性载体和氯铱酸分散于定量去离子水中，升温至60～90℃，搅拌反应6h，过滤，水洗，醇洗，110℃烘干得到0.04Ir/PDA@TiO2-MC单原子脱硝催化剂。
脱硝活性测试条件：模拟烟气总流速为700mL/min，[NO]＝[NH3]＝500ppm， [O2]＝5％，N2作为平衡气，空速为28000mL·g-1·h-1，测得0.04Ir/PDA@TiO2-MC 单原子催化剂在180～300℃下的脱硝率达到46.0％～82.7％。
实施例3
1)TiO2介晶(TiO2-MC)的改性，将定量TiO2-MC分散于1～2g/L的盐酸多巴胺溶液(PH＝8～10)，室温下连续搅拌反应24h，过滤、水洗、醇洗，得到PDA@TiO2-MC改性载体。
2)按Ir/TiO2-MC＝0.06，将定量PDA@TiO2-MC改性载体和氯铱酸分散于定量去离子水中，升温至60～90℃，搅拌反应6h，过滤，水洗，醇洗，110℃烘干得到0.06Ir/PDA@TiO2-MC单原子脱硝催化剂。
脱硝活性测试条件：模拟烟气总流速为700mL/min，[NO]＝[NH3]＝500ppm， [O2]＝5％，N2作为平衡气，空速为28000mL·g-1·h-1，测得0.06Ir/PDA@TiO2-MC 单原子催化剂在180～300℃下的脱硝率达到43.2％～76.3％。
其中，Ir/PDA@TiO2-MC催化剂的活性组份是单原子Ir金属，催化剂载体是TiO2介晶，催化剂的特征是：(1)载体为新颖的TiO2介晶；(2)活性组分为新颖的单原子Ir金属；(3)单原子Ir活性组分通过聚多巴胺上NH2-与氯铱酸的氧化还原反应得到；(4)制备的单原子Ir/PDA@TiO2-MC)催化剂在 180～300℃下具有良好的脱硝活性。
综合以上所述，该种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂及制备方法，以TiO2-MC为载体，利用盐酸多巴胺或左旋多巴的改性作用，结合Ir4+与NH2- 之间的氧化还原反应，制备基于TiO2介晶的单原子Ir(Ir/PDA@TiO2-MC)脱硝催化剂，该催化剂由TiO2介晶载体和Ir活性组分组成，基于盐酸多巴胺和左旋多巴的自聚合作用，在TiO2介晶得到二次功能化平台，结合氯铱酸上Ir4+和NH2-基的氧化还原作用，该催化剂在180～300℃下呈现良好的低温脱硝活性，且其制备方法温和、安全、环保。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (2)

1.一种基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂，其特征在于：所述催化剂的载体是介晶TiO2-MC，活性组分为单原子Ir金属，其中Ir/TiO2-MC摩尔比为0.02～0.08，TiO2介晶(TiO2-MC)载体的制备参考相关文献。
2.一种如权利要求1所述的基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：该基于TiO2介晶的单原子Ir脱硝催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1：TiO2-MC的改性处理：用浓度为1～2g/L的盐酸多巴胺或者左旋多巴溶液(PH＝8.5)反应24h，得到官能团化PDA@TiO2；
S2：利用盐酸多巴胺或左旋多巴对TiO2-MC载体进行改性，得到PDA@TiO2-MC改性载体，得到的PDA@TiO2-MC改性载体于去离子水中搅拌8h；
S3：将一定浓度的氯铱酸水溶液加入S2中，搅拌反应8h，过滤，水洗，醇洗和12℃烘干；
S4：利用PDA上氨基与氯铱酸之间的氧化还原反应，反应温度为50～90℃；
S5：在PDA@TiO2表面原位生成单原子Ir活性组分，制备单原子Ir/PDA@TiO2-MC脱硝催化剂。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115779927A (zh) * 2022-12-08 2023-03-14 万华化学集团股份有限公司 一种钴铝壳核复合氧化物负载单原子铱催化剂及其制备方法和应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013115213A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 国立大学法人大阪大学 酸化チタンメソ結晶
JP2013236997A (ja) * 2012-05-14 2013-11-28 Osaka Univ 貴金属担持酸化チタンメソ結晶
CN105562116A (zh) * 2015-12-23 2016-05-11 中国科学院烟台海岸带研究所 一种负载的金属催化剂的制备方法
CN106914237A (zh) * 2017-02-28 2017-07-04 清华大学 一种金属单原子的制备方法
CN106914278A (zh) * 2017-04-02 2017-07-04 天津大学 一种提高催化燃烧VOCs的单原子催化剂稳定性的方法
CN109759099A (zh) * 2019-03-04 2019-05-17 河南城建学院 一种光催化剂及其制备方法、应用
CN109954489A (zh) * 2017-12-14 2019-07-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种单原子催化剂及其制备和应用
CN110404532A (zh) * 2019-09-02 2019-11-05 北京邮电大学 一种湿化学研磨法制备贵金属团簇或单原子催化剂的方法
CN110787827A (zh) * 2019-10-23 2020-02-14 华中科技大学 一种单原子催化剂及其制备方法与应用
CN110947376A (zh) * 2019-12-19 2020-04-03 华中科技大学 单原子贵金属锚定缺陷型WO3/TiO2纳米管、其制备和应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013115213A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 国立大学法人大阪大学 酸化チタンメソ結晶
JP2013236997A (ja) * 2012-05-14 2013-11-28 Osaka Univ 貴金属担持酸化チタンメソ結晶
CN105562116A (zh) * 2015-12-23 2016-05-11 中国科学院烟台海岸带研究所 一种负载的金属催化剂的制备方法
CN106914237A (zh) * 2017-02-28 2017-07-04 清华大学 一种金属单原子的制备方法
CN106914278A (zh) * 2017-04-02 2017-07-04 天津大学 一种提高催化燃烧VOCs的单原子催化剂稳定性的方法
CN109954489A (zh) * 2017-12-14 2019-07-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种单原子催化剂及其制备和应用
CN109759099A (zh) * 2019-03-04 2019-05-17 河南城建学院 一种光催化剂及其制备方法、应用
CN110404532A (zh) * 2019-09-02 2019-11-05 北京邮电大学 一种湿化学研磨法制备贵金属团簇或单原子催化剂的方法
CN110787827A (zh) * 2019-10-23 2020-02-14 华中科技大学 一种单原子催化剂及其制备方法与应用
CN110947376A (zh) * 2019-12-19 2020-04-03 华中科技大学 单原子贵金属锚定缺陷型WO3/TiO2纳米管、其制备和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAI JINGUANG & QI LIMIN: "TiO2 mesocrystals:Synthesis,formation mechanisms and applications", 《SCIENCE CHINA CHEMISTRY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115779927A (zh) * 2022-12-08 2023-03-14 万华化学集团股份有限公司 一种钴铝壳核复合氧化物负载单原子铱催化剂及其制备方法和应用
CN115779927B (zh) * 2022-12-08 2024-05-03 万华化学集团股份有限公司 一种钴铝壳核复合氧化物负载单原子铱催化剂及其制备方法和应用

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