一種銳鈦礦晶型二氧化鈦的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于SCR脫硝催化劑的銳鈦礦晶型二氧化鈦的制備方法。以硫酸法生產(chǎn)TiO2工藝中的濕偏鈦酸為原料，在一定的氣氛下，通過程序升溫加熱的方式分步焙燒樣品，通過改變焙燒條件實現(xiàn)對二氧化鈦比表面積和晶體粒徑大小的控制。本發(fā)明的優(yōu)點在于原料易得，制備方法簡單，制備過程中不需要引入其他物質(zhì)。
【專利說明】一種銳鈦礦晶型二氧化鈦的制備方法 一、

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種比表面積和晶體粒徑大小可控的銳鈦礦晶型二氧化鈦的制備方 法。 二、

【背景技術(shù)】：
[0002] 氮氧化物（N0X)是污染大氣的主要有害物質(zhì)之一。20世紀(jì)90年代以來，我國隨著 經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和能源消費的增加，每年的N0 X排放量不斷上升。N0X污染物排放問題 已引起政府的高度重視，目前國家已要求在建、擴(kuò)建和新建火電機(jī)組要把脫硝系統(tǒng)列入建 設(shè)規(guī)劃中。
[0003] 選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction, SCR)法具有脫硝效率高，畐lj 作用較小的特點，已成為國內(nèi)外電站和工業(yè)窯爐脫硝最成熟的主流技術(shù)。目前得到大規(guī)模 應(yīng)用的工業(yè)SCR催化劑主要是負(fù)載在銳鈦礦型Ti0 2載體上的V205-W03/Ti02和V 205-M〇03/ Ti02催化齊?。V205-W03/Ti0 2或V205-M〇03/Ti0 2催化劑在鍋爐煙氣脫硝的實際應(yīng)用中，須制造 成適宜的幾何形狀，使其在保持較高耐磨強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度的同時具有足夠大的表面積，這 樣才能滿足脫硝工程應(yīng)用對SCR催化劑活性和壽命的要求。這對SCR催化劑特別是催化劑 中的主要部分Ti0 2具有很高要求，既要求Ti02為銳鈦礦晶型，還要求具有較大的比表面積 和合適的晶體粒徑大小。國內(nèi)大多SCR催化劑的生產(chǎn)廠家其Ti0 2粉體主要依靠進(jìn)口。因 此滿足SCR催化劑要求的Ti02粉體的制備是SCR催化劑技術(shù)中的一個重點和難點。
[0004] 為了制備比表面積較大的Ti02粉體，中國發(fā)明專利CN101757907A將含鎢溶液與 偏鈦酸漿料混合，噴霧干燥直接制備粉體，這樣得到的偏鈦酸粉體表面均勻地包覆了鎢化 合物，在后續(xù)的焙燒過程中，鎢可以有效地阻止Ti〇 2結(jié)晶化的進(jìn)行，從而獲得較大的表面 積。中國發(fā)明專利CN101318697A在調(diào)制偏鈦酸漿料時在體系中加入有機(jī)表面活性劑，改變 偏鈦酸的物理結(jié)構(gòu)，經(jīng)過干燥、煅燒后得到高比表面積的Ti0 2。而目前能夠控制用于SCR催 化劑1102的晶體粒徑大小的方法，特別是能同時有效控制Ti0 2的比表面積和晶體粒徑大小 的方法鮮見報道。
[0005] 本發(fā)明從我國目前主流的硫酸法生產(chǎn)工藝中的濕偏鈦酸出發(fā)，通過調(diào)整熱處理的 條件可以分別控制Ti0 2的比表面積和晶體粒徑大小，該Ti02適合用于制備選擇性催化還原 脫硝催化劑。本方法具有原料易得，制備方法簡單，且制備過程中不需要引入其他物質(zhì)的特 點。 三、


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明提供一種比表面積和晶體粒徑大小可控的銳鈦礦晶型Ti02的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的特點在于從我國目前主流的硫酸法生產(chǎn)工藝中的濕偏鈦酸出發(fā)，通過干 燥、多步焙燒，同時根據(jù)需要在焙燒時選擇靜態(tài)空氣、流動空氣、流動氮氣、流動空氣攜帶水 蒸氣或者流動氮氣攜帶水蒸氣等不同氣氛來調(diào)整和控制目標(biāo)110 2的比表面積和晶體粒徑 大小。本方法制備得到的Ti02適合用于制備選擇性催化還原脫硝催化劑。另外還具有原 料易得，方法簡單，制備過程中不需要引入其他物質(zhì)的優(yōu)點。
[0008] 下面敘述銳鈦礦晶型Ti02的制備方法。
[0009] 以硫酸法生產(chǎn)Ti02工藝中的濕偏鈦酸為原料，在100-200°C下干燥完全，得到干偏 鈦酸。將干偏鈦酸放入馬弗爐中，程序升溫到250-400°C，焙燒1-10小時后為產(chǎn)物A。將產(chǎn) 物A放入馬弗爐中，程序升溫到300-700°C，焙燒1-10小時后為產(chǎn)物B，產(chǎn)物B即為銳鈦礦 晶型的Ti0 2。焙燒過程可以選擇靜態(tài)空氣、流動空氣、流動氮氣、流動空氣攜帶水蒸氣或者 流動氮氣攜帶水蒸氣中的一種氣氛下進(jìn)行。通水蒸氣時，讓空氣或氮氣通過溫度為30_95°C 之間的蒸餾水。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點在于原料易得，制備方法簡單，制備過程中不需要引入其他物質(zhì)，通 過調(diào)整熱處理的條件就可以分別控制目標(biāo)Ti〇2的比表面積和晶體粒徑大小，生產(chǎn)上具有足 夠的靈活性和可控性，得到的Ti〇2適合用于制備選擇性催化還原脫硝催化劑。 四、【具體實施方式】：
[0011] 下面的實施例用于對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。實施例并不意味本發(fā)明的實用范圍限 制在實施例敘述的條件內(nèi)。實施例中的Ti0 2樣品通過N2吸附表征，根據(jù)BET方法計算比表 面積；通過粉末XRD衍射表征，根據(jù)Scherrer公式計算Ti0 2晶體粒徑大小。
[0012] 實施例1
[0013] 以硫酸法生產(chǎn)Ti02工藝中的濕偏鈦酸為原料，120°C干燥24小時，得到干偏鈦酸。 將干偏鈦酸放入馬弗爐中，5°C /min升溫至300°C焙燒4小時，得產(chǎn)物A。將產(chǎn)物A放入馬 弗爐中10°C /min升溫至500°C焙燒4小時，得到銳鈦礦晶型的Ti02。
[0014] 實施例2
[0015] 以硫酸法生產(chǎn)Ti02工藝中的濕偏鈦酸為原料，120°C干燥24小時，得到干偏鈦酸。 將干偏鈦酸放入馬弗爐中，5°C /min升溫至300°C焙燒4小時，得產(chǎn)物A。將產(chǎn)物A放入馬 弗爐中10°C /min升溫至550°C焙燒1小時，得到銳鈦礦晶型的Ti02。
[0016] 實施例3
[0017] 以硫酸法生產(chǎn)Ti02工藝中的濕偏鈦酸為原料，120°C干燥24小時，得到干偏鈦酸。 將干偏鈦酸放入馬弗爐中，5°C /min升溫至300°C焙燒4小時，得產(chǎn)物A。將產(chǎn)物A放入馬 弗爐中10°C /min升溫至600°C焙燒1小時，得到銳鈦礦晶型的Ti02。
[0018] 實施例4
[0019] 以硫酸法生產(chǎn)Ti02工藝中的濕偏鈦酸為原料，120°C干燥24小時，得到干偏鈦酸。 將干偏鈦酸放入管式爐中，5°C /min升溫至250°C焙燒4小時，得產(chǎn)物A。將產(chǎn)物A放入管 式爐中15°C/min升溫至500°C的，并通空氣攜帶80°C的水蒸氣通過樣品，焙燒4小時，得到 銳鈦礦晶型的Ti0 2。
[0020] 由表1可見，通過改變偏鈦酸的熱處理條件和氣氛可以分別有效控制Ti02的比表 面積和Ti0 2晶體粒徑大小。
[0021] 表lTi02的物性數(shù)據(jù)
[0022]
【權(quán)利要求】
1. 一種比表面積和晶體粒徑大小可控的銳鈦礦晶型Ti〇2的制備方法，其特征是： (1) 以硫酸法生產(chǎn)的濕偏鈦酸為原料，100-200°C的條件下干燥12-72小時得干偏鈦 酸； (2) 干偏鈦酸在250-400°C的條件下焙燒1-10小時得產(chǎn)物A ; (3) 產(chǎn)物A在300-700°C的條件下焙燒1-10小時得產(chǎn)物B，產(chǎn)物B即為銳鈦礦晶型的 Ti〇2; (4) 焙燒過程在靜態(tài)空氣、流動空氣、流動氮氣、流動空氣攜帶水蒸氣或者流動氮氣攜 帶水蒸氣中的一種氣氛下進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是焙燒時采取程序升溫的方式加熱，升溫速率為 0· 5°C /min-2CTC /min〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2所述方法，其特征是焙燒時的氣氛為流動空氣攜帶水蒸氣或者流 動氮氣攜帶水蒸氣，水蒸氣的溫度為30-95°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述方法，其特征是步驟（2)的優(yōu)選條件為250-350°C的條件下 焙燒2-8小時，更優(yōu)條件為250-350°C的條件下焙燒2-6小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述方法，其特征是步驟（3)的優(yōu)選條件為400-600°C的條件下 焙燒2-8小時，更優(yōu)條件為400-600°C的條件下焙燒2-6小時。
【文檔編號】C01G23/053GK104108751SQ201310144882
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】陸海孟, 唐富順, 周軍, 許波連, 范以寧 申請人:南京大學(xué)揚州化學(xué)化工研究院