CN114534712A - 一种钒钛反转催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钒钛反转催化剂及其制备方法与用途，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体，其制备方法包括如下步骤：(1)混合V2O5载体、钛源以及复合溶剂，充分搅拌并干燥后，得到催化剂前体；(2)步骤(1)所得催化剂前体进行焙烧，得到所述的钒钛反转催化剂。所述钒钛反转催化剂通过组分配比以及制备方法的工艺调整，使其具有较宽的温度窗口，且在低温下具有较高的NOx转化率。
Description
技术领域
本发明属于催化技术领域，涉及一种钒钛催化剂，具体涉及一种钒钛反转催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
氮氧化物NOx是大气的重要污染源之一，可以导致酸雨、光化学烟雾以及臭氧层破坏等不容忽视的环境污染问题。工业源NOx的排放量巨大，因此，烟气脱硝技术成为工业领域广泛应用的有效脱硝手段。烟气脱硝技术中选择性催化还原法(Selective CatalyticReduction，SCR)对工业烟气NOx控制效果显著、技术成熟，其中催化剂作为SCR系统中最关键的部分，会直接影响脱除NOx效果。
目前NH3为还原剂选择性催化还原NOx的NH3-SCR技术主要以TiO2为载体，V2O5钒氧化物为活性组分形成钒钛催化剂，广泛应用于工业火电厂等固定源烟气脱硝处理系统。
CN 101869833B公开了一种用于锅炉中温烟气的SCR脱硝的催化剂及制备方法，所述催化剂为SiO2-TiO2复合载体上负载V2O5和WO3氧化物，所述V2O5的催化剂成分占整体质量比为1％-2％，所述催化剂在操作温度300-420℃下最高达到90％的NOx脱除效率。中温烟气的脱硝效果显著，但低操作温度下脱硝效率的研究对目前工业源脱硝处理更为迫切，且低操作温度下催化活性普遍较低。
CN 113385199A公开了一种硫酸化钒铬钛脱硝催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂采用二氧化钛作为载体，V2O5为主活性组分，Cr2O3为助剂，并且经过硫酸化处理得到，V2O5与Cr2O3之间的协同效应提高了催化剂脱硝活性和抗硫性，在操作温度250-450℃范围内，NOx净化效率达80％以上，上述催化剂的操作温度窗口宽且脱硝效果好，但助剂的加入以及硫酸化处理使得工艺复杂，得到的催化效果没有同类不作上述处理的催化剂好。
CN 109718757A公开了一种钒硅钛复合氧化物催化剂的制备方法，所述制备方法步骤为：将模板剂混合物、二氧化硅前驱体、钛前驱体混合反应，经冷却过滤烘干后煅烧制得SiO2-TiO2纳米复合物，负载1％(w/w)V2O5得到上述催化剂。上述催化剂具有较好的N2选择性，操作温度达到400℃时NO转化率可以达到80％但在操作温度较低时NO转化率低，不能满足宽操作温度窗口的条件。
针对现有技术的不足，亟需提供一种操作温度窗口宽、低温下NOx转化率高的适用于工业烟气脱硝处理的催化剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钒钛反转催化剂及其制备方法与用途，所述钒钛反转催化剂通过组分配比以及制备方法的工艺调整，使其具有较宽的温度窗口，且在200000h-1空速，210-375℃温度区间能够达到80％以上的NOx转化率。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体。
本领域常规的催化剂以TiO2为载体，V2O5作为活性组分，本发明提供了一种以TiO2为负载，以V2O5为载体的催化剂，该催化剂能够充分发挥TiO2负载与V2O5载体之间的协同作用，提升催化活性，使该催化剂具有较宽的温度窗口，且在低温下仍然具有较高的NOx转化率。
优选地，所述钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为2-15wt％，例如可以是2wt％、4wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％或15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
当钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数低于2wt％时，催化剂的NOx转化率较低；而当钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数高于15wt％时，催化剂的NOx转化率不再继续提升。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述的钒钛反转催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合V2O5载体、钛源以及复合溶剂，充分搅拌并干燥后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体进行焙烧，得到所述的钒钛反转催化剂。
相较于以TiO2为载体，V2O5为活性组分的传统钒钛催化剂制备方法，本发明提供的钒钛反转催化剂制备方法可以将TiO2负载暴露在V2O5表面，有利于发挥V2O5与TiO2之间的协同作用，显著提升中低温段钒钛催化剂的活性。
以钛源中的钛全部负载于V2O5载体记，本发明步骤(1)所述V2O5载体与钛源的质量比为满足钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为2-15wt％。
优选地，步骤(1)所述混合的顺序为：首先将钛源溶于复合溶剂中，再加入V2O5载体，搅拌进行混合。
本发明通过首先将钛源溶于复合溶剂中，再加入V2O5载体，使钛源充分溶解及解离，有利于TiO2负载完全且负载均匀。
优选地，所述搅拌的时间为0.5-2h，所述搅拌的转速为150-500rpm。
所述搅拌的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、1h、1.2h、1.5h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述搅拌的转速为150-500rpm，例如可以是150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm或500rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的温度为10-30℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃或30℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述钛源包括钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸甲酯或钛酸四乙酯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括钛酸四丁酯与钛酸四异丙酯的组合，钛酸四异丙酯与钛酸甲酯的组合，钛酸甲酯与钛酸四乙酯的组合，或钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸甲酯与钛酸四乙酯的组合。
优选地，步骤(1)所述复合溶剂包括体积比为(20-500):1的无水乙醇与去离子水，例如可以是20:1、50:1、100:1、200:1、300:1、400:1或500:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述V2O5载体、钛源以及复合溶剂混合后固含量为10-50％，例如可以是10％、20％、30％、40％或50％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为60-120℃，时间为3-48h。
步骤(1)所述干燥的温度为60-120℃，例如可以是60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(1)所述干燥的时间为3-48h，例如可以是3h、5h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h或48h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述焙烧在含氧气氛中进行，焙烧温度为350-600℃，时间为2-5h。
步骤(2)所述焙烧气氛为含氧气氛，例如可以是空气气氛和/或氧气气氛。
步骤(2)所述焙烧温度为350-600℃，例如可以是350℃、400℃、450℃、500℃或600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(2)所述焙烧时间为2-5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述焙烧的升温速率为1-10℃/min，例如可以是1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min或10℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)混合V2O5、氧化剂与溶剂至V2O5溶解，得到溶解液；
(b)均匀混合异丙醇与步骤(a)所得溶解液，水热反应后固液分离，并用无水乙醇清洗后，热处理所得固体，得到所述V2O5载体。
所述方法制备得到的V2O5载体较市售的V2O5，具有比表面积大、吸附能力强以及催化活性好等优点。
优选地，步骤(a)所述混合的顺序为：首先将所述V2O5超声分散在溶剂中，再加入氧化剂，搅拌进行混合。
所述混合顺序可以使V2O5快速溶解并稀释氧化剂，若直接将V2O5与氧化剂混合，可能会降低V2O5的溶解速度，且氧化剂未经稀释可能会发生爆炸等危险。
优选地，步骤(a)所述混合的温度为10-30℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃或30℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述氧化剂包括过氧化氢。
优选地，步骤(a)所述溶剂包括去离子水。
优选地，步骤(a)所述V2O5与氧化剂的质量比为1:(280-320)，例如可以是1:280、1:290、1:300、1:310或1:320，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述V2O5与溶剂的质量比为1:(80-120)，例如可以是1:80、1:90、1:100、1:110或1:120，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述异丙醇与溶解液的体积比为1:(1.2-1.8)，例如可以是1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7或1:1.8，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述水热反应的温度为160-250℃，时间为10-20h。
步骤(b)所述水热反应的温度为160-250℃，例如可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(b)所述水热反应的时间为10-20h，例如可以是10h、12h、14h、15h、16h、18h或20h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述热处理在含氧气氛中进行，例如可以是空气气氛和/或氧气气氛。
优选地，步骤(b)所述热处理的升温速率为0.5-5℃/min，温度为350-600℃。
步骤(b)所述热处理的升温速率为0.5-5℃/min，例如可以是0.5℃/min、1.0℃/min、1.5℃/min、2.0℃/min、2.5℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min、4.5℃/min或5.0℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
步骤(b)所述热处理的温度为350-600℃，例如可以是350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述热处理的时间为2-5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h或4h、4.5h或5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明第二方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛源溶于复合溶剂中，再加入V2O5载体，在10-30℃温度、150-500rpm转速下混合0.5-2h，60-120℃干燥3-48h后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，升温速率为1-10℃/min的350-600℃焙烧2-5h，得到所述钒钛反转催化剂。
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在溶剂中，再加入氧化剂，在10-30℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；
(b)均匀混合体积比为1:(1.2-1.8)的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在160-250℃下水热反应10-20h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，在升温速率为0.5-5℃/min的350-600℃含氧气氛中热处理2-5h所得固体，得到所述V2O5载体。
第三方面，本发明提供了如第一方面所述的钒钛反转催化剂的用途，所述钒钛反转催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的钒钛反转催化剂以TiO2为负载，以V2O5为载体，由本发明提供的方法制备得到的钒钛反转催化剂，催化活性最佳的TiO2活性组分的质量百分数为10wt％；由本发明提供的方法制备得到的钒钛反转催化剂在200000h-1空速下，210-375℃的宽温度窗口内可达到80％以上的NOx转化率，对氨选择性催化还原NOx具有显著效果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体，所述钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为10wt％；
所述钒钛反转催化剂采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛酸四丁酯溶于体积比为20:1的无水乙醇与水的复合溶剂中，再加入V2O5载体，使V2O5载体、钛酸四丁酯以及复合溶剂混合后固含量为10wt％，在10℃温度、150rpm转速下混合0.5h，在60℃干燥48h，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，以1℃/min的升温速率升温至350℃，焙烧5h，得到所述钒钛反转催化剂；
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在去离子水中，再加入过氧化氢，在10℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；所述V2O5、过氧化氢和去离子水的质量比为1:300:100；
(b)均匀混合体积比为1:1.5的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在160℃下水热反应20h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，以0.5℃/min的升温速率升温至350℃，在含氧气氛中热处理所得固体5h，得到所述V2O5载体。
实施例2
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体，所述钒钛反转催化剂中TiO2活性组分的质量百分数为10wt％；
所述钒钛反转催化剂采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛酸四异丙酯溶于体积比为200:1的无水乙醇与水的复合溶剂中，再加入V2O5载体，使V2O5载体、钛酸四异丙酯以及复合溶剂混合后固含量为20wt％，在15℃温度、200rpm转速下混合1h，在80℃干燥24h后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，以5℃/min的升温速率升温至400℃，焙烧4h，得到所述钒钛反转催化剂；
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在去离子水中，再加入过氧化氢，在15℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；所述V2O5、过氧化氢和去离子水的质量比为1:290:90；
(b)均匀混合体积比为1:1.4的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在180℃下水热反应15h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，以1℃/min的升温速率升温至400℃，在含氧气氛中热处理4h所得固体，得到所述V2O5载体。
实施例3
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体，所述钒钛反转催化剂中TiO2活性组分的质量百分数为10wt％；
所述钒钛反转催化剂采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛酸甲酯溶于体积比为300:1的无水乙醇与水的复合溶剂中，再加入V2O5载体，使V2O5载体、钛酸甲酯以及复合溶剂混合后固含量为30wt％，在20℃温度、300rpm转速下混合1.5h，在100℃干燥12h后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，以8℃/min的升温速率升温至450℃，焙烧3h，得到所述钒钛反转催化剂；
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在去离子水中，再加入过氧化氢，在20℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；所述V2O5、过氧化氢和去离子水的质量比为1:310:110；
(b)均匀混合体积比为1:1.6的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在200℃下水热反应12h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，以2℃/min的升温速率升温至450℃，在含氧气氛中热处理3h所得固体，得到所述V2O5载体。
实施例4
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体，所述钒钛反转催化剂中TiO2活性组分的质量百分数为10wt％；
所述钒钛反转催化剂采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛酸四乙酯溶于体积比为400:1的无水乙醇与水的复合溶剂中，再加入V2O5载体，使V2O5载体、钛酸四乙酯以及复合溶剂混合后固含量为40wt％，在25℃温度、400rpm转速下混合1.7h，在110℃干燥8h后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，以9℃/min的升温速率升温至500℃，焙烧2.5h，得到所述钒钛反转催化剂；
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在去离子水中，再加入过氧化氢，在25℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；所述V2O5、过氧化氢和去离子水的质量比为1:280:120；
(b)均匀混合体积比为1:1.2的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在220℃下水热反应11h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，以3℃/min的升温速率升温至500℃，在含氧气氛中热处理2.5h所得固体，得到所述V2O5载体。
实施例5
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体，所述钒钛反转催化剂中TiO2活性组分的质量百分数为10wt％；
所述钒钛反转催化剂采用如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛酸四丁酯溶于体积比为500:1的无水乙醇与水的复合溶剂中，再加入V2O5载体，使V2O5载体、钛酸四丁酯以及复合溶剂混合后固含量为50wt％，在30℃温度、500rpm转速下混合2h，在120℃干燥3h后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，以10℃/min的升温速率升温至600℃，焙烧2h，得到所述钒钛反转催化剂；
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在去离子水中，再加入过氧化氢，在30℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；所述V2O5、过氧化氢和去离子水的质量比为1:320:80；
(b)均匀混合体积比为1:1.8的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在250℃下水热反应10h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，以5℃/min的升温速率升温至600℃，在含氧气氛中热处理2h所得固体，得到所述V2O5载体。
实施例6
本对比例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂的制备方法与实施例1的区别在于，将制备得到的V2O5载体等量替换成市售V2O5，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂与实施例1的区别仅在于，除了改变V2O5载体与钛酸四丁酯的比例，使钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为2wt％外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂与实施例1的区别仅在于，除了改变V2O5载体与钛酸四丁酯的比例，使钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为5wt％外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂与实施例1的区别仅在于，除了改变V2O5载体与钛酸四丁酯的比例，使钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为8wt％外，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂与实施例1的区别仅在于，除了改变V2O5载体与钛酸四丁酯的比例，使钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为15wt％外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种钒钛反转催化剂，所述钒钛反转催化剂与实施例1的区别仅在于，除了改变V2O5载体与钛酸四丁酯的比例，使钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为20wt％外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种钒基催化剂，所述钒基催化剂与实施例1的区别在于，所述钒基催化剂中无TiO2负载，其余均与实施例1相同；
所述钒基催化剂的制备方法与实施例1的区别在于，仅用V2O5纳米片作为所述钒基催化剂，其余均与实施例1相同。
以上实施例和对比例提供的钒钛反转催化剂的测试方法、测试条件和结果如下：
性能测试
(1)将实施例1-10以及对比例1-2提供的钒钛反转催化剂分别进行研磨和过筛，取40-60目颗粒160mg装载在固定床反应器，然后在NH3＝500ppm，NO＝500ppm，O2＝5％，N2作平衡气，气体总流量为500mL/min，反应空速为200000h-1的条件进行性能测试，测试结果如表1所示。
(2)将实施例1-10以及对比例1-2提供的钒钛反转催化剂分别进行研磨和过筛，取40-60目颗粒160mg装载在固定床反应器，然后在NH3＝500ppm，NO＝500ppm，O2＝5％，H2O＝5％，N2作平衡气，气体总流量为500mL/min，反应空速为200000h-1的条件进行测试，测试结果如表2所示。
(3)将实施例1-10以及对比例1-2提供的钒钛反转催化剂分别进行球磨后，分别涂敷在100目堇青石蜂窝陶瓷载体上，上载率为15％，然后在NH3＝1500ppm，NO＝1500ppm，O2＝15％，H2O＝5％，N2作平衡气，气体总流量为16000mL/min，反应空速为15000h-1的条件进行测试，测试结果如表3所示。
表1
表2
表3
通过表1-3可以看出：
(1)由实施例1-5可知，本发明提供的方法制备得到的钒钛反转催化剂在200000h-1空速下，210-375℃的宽温度窗口内可达到80％以上的NOx转化率，对氨选择性催化还原NOx具有显著效果；
(2)由实施例1与实施例7-10对比可知，所述钒钛反转催化剂催化还原NOx的转化率随着TiO2负载质量百分数增加而升高，增加到一定数值后，继续增加TiO2负载的质量百分比，催化剂活性不再继续增加；由此可知，TiO2负载含量在2-10wt％时，TiO2负载量增加，对催化活性提升越显著，NOx的转化率越高；
(3)由实施例1与实施例6对比可知，所述钒钛反转催化剂的制备方法中等量替换成市售V2O5载体制备得到的钒钛反转催化剂，其催化还原NOx的转化率有所降低，由此可知本发明提供的V2O5纳米片更有利于TiO2负载，从而提升催化活性。
(4)由实施例1与对比例1对比可知，所述钒钛反转催化剂中TiO2负载组分超过10wt％时，随着TiO2负载量提升，催化剂活性开始逐渐下降。这是因为过多的TiO2负载覆盖了V2O5表面，抑制了V2O5与TiO2的协同作用，导致催化剂活性下降；
(5)由实施例1与对比例2对比可知，所述钒钛反转催化剂中无TiO2负载时，V2O5催化还原NOx的转化率显著降低，尤其在较低的温度下NOx转化率下降明显；由此可知，V2O5与TiO2的协同作用可以有效提高催化剂低温下的催化活性。
综上所述，本发明提供的钒钛反转催化剂以TiO2为负载，以V2O5为载体，由本发明提供的方法制备得到的钒钛反转催化剂，催化活性最佳的TiO2活性组分的质量百分数为10wt％；由本发明提供的方法制备得到的钒钛反转催化剂在200000h-1空速下，210-375℃的宽温度窗口内可达到80％以上的NOx转化率，对氨选择性催化还原NOx具有显著效果。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种钒钛反转催化剂，其特征在于，所述钒钛反转催化剂包括TiO2负载和V2O5载体。
2.根据权利要求1所述的钒钛反转催化剂，其特征在于，所述钒钛反转催化剂中TiO2负载的质量百分数为2-15wt％。
3.一种如权利要求1或2所述的钒钛反转催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合V2O5载体、钛源以及复合溶剂，充分搅拌并干燥后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体进行焙烧，得到所述的钒钛反转催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的顺序为：首先将钛源溶于复合溶剂中，再加入V2O5载体，搅拌进行混合；
优选地，所述搅拌的时间为0.5-2h，所述搅拌的转速为150-500rpm；
优选地，所述搅拌的温度为10-30℃；
优选地，步骤(1)所述钛源包括钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸甲酯或钛酸四乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述复合溶剂包括体积比为(20-500):1的无水乙醇与去离子水；
优选地，步骤(1)所述V2O5载体、钛源以及复合溶剂混合后固含量为10-50％；
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为60-120℃，时间为3-48h。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧在含氧气氛中进行，焙烧温度为350-600℃，时间为2-5h；
优选地，步骤(2)所述焙烧的升温速率为1-10℃/min。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)混合V2O5、氧化剂与溶剂至V2O5溶解，得到溶解液；
(b)均匀混合异丙醇与步骤(a)所得溶解液，水热反应后固液分离，并用无水乙醇清洗后，热处理所得固体，得到所述V2O5载体。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述混合的顺序为：首先将所述V2O5超声分散在溶剂中，再加入氧化剂，搅拌进行混合；
优选地，步骤(a)所述混合的温度为10-30℃；
优选地，步骤(a)所述氧化剂包括过氧化氢；
优选地，步骤(a)所述溶剂包括去离子水；
优选地，步骤(a)所述V2O5与氧化剂的质量比为1:(280-320)；
优选地，步骤(a)所述V2O5与溶剂的质量比为1:(80-120)。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述异丙醇与溶解液的体积比为1:(1.2-1.8)；
优选地，步骤(b)所述水热反应的温度为160-250℃，时间为10-20h；
优选地，步骤(b)所述热处理在含氧气氛中进行；
优选地，步骤(b)所述热处理的升温速率为0.5-5℃/min，温度为350-600℃；
优选地，步骤(b)所述热处理的时间为2-5h。
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛源溶于复合溶剂中，再加入V2O5载体，在10-30℃温度、150-500rpm转速下混合0.5-2h，60-120℃干燥3-48h后，得到催化剂前体；
(2)步骤(1)所得催化剂前体在含氧气氛下，升温速率为1-10℃/min的350-600℃焙烧2-5h，得到所述钒钛反转催化剂；
步骤(1)所述V2O5载体采用如下方法制备得到：
(a)将V2O5超声分散在溶剂中，再加入氧化剂，在10-30℃下搅拌混合至V2O5溶解，得到溶解液；V2O5、氧化剂与溶剂的质量比为1:(280-320):(80-120)；
(b)均匀混合体积比为1:(1.2-1.8)的异丙醇与步骤(a)所得溶解液，在160-250℃下水热反应10-20h，然后固液分离，并用无水乙醇清洗后，在升温速率为0.5-5℃/min的350-600℃含氧气氛中热处理2-5h所得固体，得到所述V2O5载体。
10.一种如权利要求1或2所述的钒钛反转催化剂的用途，其特征在于，所述钒钛反转催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物。
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