一种低温脱硝催化剂的基体及其制备方法与流程

本发明涉及低温脱硝的，具体涉及一种低温脱硝催化剂的基体及其制备方法。

背景技术：

1、在冶金行业对烧结烟气中nox的治理常采用中高温scr脱硝技术，该技术的反应最佳温度为280～320℃，但烧结烟气在经过脱硫除尘后，烟气温度会降到100℃以下，中高温scr脱硝催化剂在该温度下无法达到脱硝需求，在烟气治理时常使用煤气加热烟气来进行升温补热，造成大量的能源消耗。为有效降低脱硝工序能耗和碳排放，低温脱硝催化剂的开发格外重要。

2、然而，由于脱硫除尘后的烟气中仍含有少量的so2，在低温下容易形成硫酸盐沉积物覆盖在催化剂表面堵塞孔道，so2与过渡金属活性物质反应会生成硫酸盐使催化剂失活，严重抑制scr低温脱硝反应的进行。低温脱硝的活性物质在催化剂表面分散性差，也影响scr催化剂的性能。当前scr低温脱硝反应普遍使用的载体有金属氧化物、非金属氧化物和炭基等材料，常用的金属氧化物载体有al2o3、ceo2、tio2等。活性组分如v、ce等在tio2上具有很好的分散度，而且tio2作基体时可以抑制烟气中的so2与过渡金属和氨气的反应。但目前tio2作基体仍存在催化活性低，比表面积小等问题。

3、现有公开技术中，公开号为cn112456551a的中国发明专利公开了一种基于二维mxene上原位生长tio2异相结的复合材料及其制备方法与应用，该方法以ti3c2tx、ti2ctx为钛源，采用水热法在ti3c2tx、ti2ctx上原位生长tio2。公开号为cn117430115a的中国发明专利公开了一种基于插层技术的ti3c2tx mxene/cnts及其原位制备方法和用途，用以解决现有ti3c2tx mxene/cnts的制备方法存在制备时需分散cnts、cnts与ti3c2tx mxene之间交互作用差，cnts只在分散的片层上生长，不能在层间生长，或者层间的cnts密度较低，且尺寸不均匀的技术问题。公开号为cn113401937a的中国发明专利公开了一种mxene-tio2的制备方法，该发明公开的mxene-tio2的制备方法采用pms作为氧化剂。目前mxene与tio2常被用作低温脱硝催化剂的基体，原位生长的tio2/ti3c2tx常被用于光催化、电传感等领域，但是，当前低温脱硝催化剂存在活性组分分散性差、比表面积小，以及抑制烟气scr低温脱硝反应中硫酸盐沉积物的形成等不足，低温脱硝反应的效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种低温脱硝催化剂的基体及其制备方法，该方法使用超声法原位合成一种低温脱硝催化剂的基体tio2/ti3c2tx，该基体具有二维片状结构，tio2纳米颗粒紧密负载在ti3c2tx纳米片上，其具有较大的比表面积和活性位点，且其存在多种价态的ti元素，有利于催化反应中的电子转移，提高了低温脱硝反应的效率。

2、为实现上述目的，本发明所提供的一种低温脱硝催化剂的基体，该低温脱硝催化剂的基体为二维tio2/ti3c2tx纳米片，由ti3c2tx提供ti源原位生长tio2，tio2纳米颗粒负载在ti3c2tx纳米片上。

3、本发明还提供一种上述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，包括如下步骤：

4、s1：将ti3c2tx mxene胶体溶液进行加热搅拌；

5、s2：将步骤s1处理后的溶液进行超声处理；

6、s3：将步骤s2处理后的溶液进行离心处理；

7、s4：将步骤s3处理后得到的下层固体进行烘干处理，即得到低温脱硝催化剂的基体tio2/ti3c2tx。

8、进一步地，所述步骤s1中，ti3c2tx mxene胶体溶液的浓度为0.05～2mg/ml。

9、进一步地，所述步骤s1中，将ti3c2tx mxene胶体溶液进行加热搅拌的温度为30℃～60℃，时间为10min～60min。

10、进一步地，所述步骤s2中，超声处理的时间为1h～3h。

11、进一步地，所述步骤s3中，离心处理采用去离子水进行离心洗涤，在转速为8000～11000r/min的条件下离心3min～5min。

12、再进一步地，所述步骤s4中，烘干处理的温度为50℃～80℃。

13、更进一步地，所述步骤s4中，烘干处理的时间为24h～28h。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

15、其一，本发明采用简单快速的超声法基于ti3c2tx纳米片原位合成二维tio2/ti3c2tx纳米片，该基体材料的tio2纳米颗粒均匀的分散在具有二维片状结构的ti3c2tx纳米片上，有利于低温脱硝催化剂活性物质的分布。

16、其二，本发明利用二维tio2/ti3c2tx纳米片用作低温脱硝催化剂的基体，tio2/ti3c2tx中的ti元素具有多种价态，进行反应时金属自由电子在不同形态物质上发生快速转换，有利于脱硝催化反应。

17、其三，本发明的低温脱硝催化剂的基体二维tio2/ti3c2tx纳米片，该载体具有较大的比表面积，原位生长的tio2与ti3c2tx紧密相连形成异质结，便于反应中电子的转移，且ti3c2tx纳米片是由ti3alc2刻蚀掉al层制备，使大量ti原子暴露，在tio2/ti3c2tx中ti元素存在多种价态和大量氧空位，增加了反应活性位点，有利于低温脱硝反应的进行。

技术特征：

1.一种低温脱硝催化剂的基体，其特征在于：该低温脱硝催化剂的基体为二维tio2/ti3c2tx纳米片，由ti3c2tx提供ti源原位生长tio2，tio2纳米颗粒负载在ti3c2tx纳米片上。

2.一种权利要求1所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，ti3c2tx mxene胶体溶液的浓度为0.05～2mg/ml。

4.根据权利要求2或3所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，将ti3c2tx mxene胶体溶液进行加热搅拌的温度为30℃～60℃，时间为10min～60min。

5.根据权利要求2所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，超声处理的时间为1h～3h。

6.根据权利要求2所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，离心处理采用去离子水进行离心洗涤，在转速为8000～11000r/min的条件下离心3min～5min。

7.根据权利要求2所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，烘干处理的温度为50℃～80℃。

8.根据权利要求2或7所述的低温脱硝催化剂的基体制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，烘干处理的时间为24h～28h。

技术总结本发明公开了一种低温脱硝催化剂的基体及其制备方法，该方法包括如下步骤：S1：将Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;X</subgt; MXene胶体溶液进行加热搅拌；S2：将步骤S1处理后的溶液进行超声处理；S3：将步骤S2处理后的溶液进行离心处理；S4：将步骤S3处理后得到的下层固体进行烘干处理，即得到低温脱硝催化剂的基体TiO<subgt;2</subgt;/Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;X</subgt;。本发明采用简单的超声法原位合成二维TiO<subgt;2</subgt;/Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;X</subgt;纳米片，TiO<subgt;2</subgt;纳米颗粒紧密负载在Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;X</subgt;纳米片上形成异质结，比表面积增大，活性位点增加，富含多种价态的Ti元素，有利于催化反应的进行。技术研发人员：张佳琪,曹欣川洲,刘自民,程黄根,刘立新,郁雷,程峰,胡萍,黄琼玲受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2