【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于含氮可揮發性有機物催化降解，具體涉及一種缺陷催化劑及其制備方法和應用，尤其涉及一種用于含氮可揮發性有機物催化降解協同產氨的缺陷催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、含氮可揮發性有機物(n-vocs)，在石油化工、制藥、鋼鐵和其他工業排放的有機廢氣中最為常見。n-vocs具有多種亞型，主要包括脂肪胺類、芳香胺類、酰胺類、醇胺類、腈類和硝基類等污染物，由于其中n元素的存在，其氣味和毒性都比普通芳香烴和氧化性有機化合物更強，會對環境和人體造成嚴重污染以及危害，亟待對其減排與控制，但是其處理難度遠高于一般的可揮發性有機物(vocs)。
2、目前，工業上n-vocs減排控制的方法包括物理吸附法、物理冷凝法、燃燒氧化法、催化氧化法以及微生物降解法等，其中燃燒氧化法較為常見，但該過程通常需要在高溫下運行，并且在反應過程中伴隨著大量氮氧化物生成；而催化氧化法不僅可以降低燃燒氧化法的操作溫度，并且能夠通過對催化劑的調控實現n-vocs中“n”的資源化以及綠色化利用，因此，催化氧化法在去除n-vocs過程更受歡迎。然而現有的催化劑在降解n-vocs的同時，一般是將中間產物轉化為n2和/或氮氧化物，將n-vocs中“n”轉化為可作為零碳能源載體的nh3的研究很少。
3、例如郭楊龍等人研究了一種用于含氮可揮發性有機物催化燃燒的ag/ce-zr催化劑，通過調控zr的摻雜量合成一系列氧化還原性能和酸性可調控的ag/ce-zr固溶體催化劑用于n,n-二甲基甲酰胺(dmf)催化燃燒反應，然而其是將有機中間產物轉化為n2
4、cn118059930a公開了一種催化氧化催化劑及其制備方法以及含氮vocs處理方法，該催化氧化催化劑含有催化劑a和催化劑b的混合物，所述催化劑a含有第一載體和負載在第一載體上的第一活性組分，所述催化劑b含有第二載體和負載在第二載體上的第二活性組分，所述第一活性組分為pt、pd和ag中的一種或多種，所述第二活性組分為mn、fe、co和cu中的一種或多種，所述催化劑a和催化劑b的重量比為1：0.2～5，然而該催化劑仍然是將乙二胺主要轉化為n2，沒有同時實現n-vocs的轉化及其“n”的資源化利用。
5、因此，針對上述缺陷，迫切需要開發一種能夠用于高效降解n-vocs，同時還能將n-vocs中的“-nh2”轉化為nh3的催化劑及其制備方法，以實現n-vocs的減排控制以及氨的資源化利用。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種用于含氮可揮發性有機物催化降解協同產氨的缺陷催化劑及其制備方法和應用，以缺陷二氧化鈦為載體，銀氧化物為活性中心，形成高比表面積和高催化活性的缺陷催化劑；并用于催化降解n-vocs并協同產氨，實現了n-vocs的高效轉化以及氨氣的高效產出，且所述缺陷催化劑的制備過程簡單，原料廉價、生產成本低，易于工業化。
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種缺陷催化劑，所述缺陷催化劑包括缺陷二氧化鈦載體以及負載于所述缺陷二氧化鈦載體上的金屬氧化物活性中心；所述金屬氧化物活性中心包括銀氧化物。
4、本專利技術所述缺陷催化劑中缺陷二氧化鈦載體具有表面缺陷，具有高比表面積，且能夠有效調控所得催化劑表面的酸性位點以及金屬活性中心在其表面的形態，表面缺陷增加了載體表面的金屬錨定位點，繼而使得活性中心以銀氧化物的形態存在，呈現為ag2o原子簇；缺陷二氧化鈦載體與銀氧化物活性中心協同作用，ag2o促進c-n鍵的斷裂，從而促進中間產物轉化為nh3，表面缺陷增加了所得催化劑表面的lewis酸數量，促進了nh3的解吸，防止被進一步氧化，最終實現了n-vocs的減排控制以及氮資源的綠色資源化利用。
5、優選地，所述缺陷二氧化鈦載體的晶型包括銳鈦礦型。
6、本專利技術進一步優選所述缺陷二氧化鈦載體的晶型包括銳鈦礦型，所述銳鈦礦型比表面積大，酸性位點多，更有利于催化降解n-vocs協同產nh3。
7、優選地，所述缺陷二氧化鈦載體的比表面積為195.658～220.895m2/g，例如可以是195.658m2/g、200.156m2/g、205.248m2/g、210.456m2/g、215.720m2/g、219.285m2/g或220.895m2/g等。
8、優選地，所述缺陷催化劑中金屬氧化物活性中心與缺陷二氧化鈦載體的質量比為1:(99～100)，例如可以是1:99、1:99.2、1:99.4、1:99.6、1:99.8或1:100等。
9、本專利技術進一步優選所述缺陷催化劑中金屬氧化物活性中心與缺陷二氧化鈦載體的質量比為1:(99～100)，即僅在較低金屬氧化物活性中心負載量的條件下，即可實現較高催化活性，降低了催化劑生產成本以及催化降解n-vocs的成本。
10、優選地，所述缺陷催化劑的比表面積為165.326～200.235m2/g，例如可以是165.326m2/g、180.569m2/g、185.324m2/g、190.145m2/g、195.227m2/g、198.471m2/g或200.235m2/g等。
11、本專利技術進一步優選所述缺陷二氧化鈦載體相較于普通二氧化硅，其比表面積增大3倍左右，進而提高了所得缺陷催化劑的比表面積，從而提高了其對n-vocs的吸附能力，實現較高的n-vocs的轉化率。
12、第二方面，本專利技術提供了一種第一方面所述的缺陷催化劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
13、(1)將鈦源、硅源和溶劑混合進行水解，得到鈦硅復合載體；
14、(2)將步驟(1)所述鈦硅復合載體與堿性溶液混合進行刻蝕，得到所述缺陷二氧化鈦載體；
15、(3)將步驟(2)所述缺陷二氧化鈦載體與金屬氧化物前驅體溶液混合浸漬，得到所述缺陷催化劑。
16、本專利技術首先采用水解結合堿刻蝕的方法制備缺陷二氧化鈦載體，通過堿刻蝕產生缺陷，再結合混合浸漬方法將金屬氧化物活性中心負載于缺陷二氧化鈦載體上，其中堿刻蝕產生的缺陷不僅可以有效調控活性中心在缺陷二氧化鈦載體表面以氧化物的形態存在，還能夠調控所得缺陷催化劑表面的酸性位點，并增大比表面積，有利于高效催化降解n-vocs，同時還能夠將含-nh2的中間產物轉化為nh3，實現n-vocs的高效綠色降解及其氮資源的有效利用。
17、優選地，步驟(1)所述鈦源包括鈦酸四丁酯。
18、優選地，步驟(1)所述硅源包括硅酸四乙酯。
19、優選地，步驟(1)中所述鈦源和硅源的摩爾比為(4.5～5.5):1，例如可以是4.5:1、4.7:1、5.0:1、5.2:1或5.5:1等。
20、本專利技術進一步優選步驟(1)中所述鈦源和硅源的摩爾比為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種缺陷催化劑，其特征在于，所述缺陷催化劑包括缺陷二氧化鈦載體以及負載于所述缺陷二氧化鈦載體上的金屬氧化物活性中心；所述金屬氧化物活性中心包括銀氧化物。
2.根據權利要求1所述的缺陷催化劑，其特征在于，所述缺陷二氧化鈦載體的晶型包括銳鈦礦型；
3.根據權利要求1或2所述的缺陷催化劑，其特征在于，所述缺陷催化劑中金屬氧化物活性中心與缺陷二氧化鈦載體的質量比為1:(99～100)；
4.一種如權利要求1～3任一項所述的缺陷催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述鈦源包括鈦酸四丁酯；
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述堿性溶液包括氫氧化鈉溶液、氨水或氫氧化鉀溶液中的任意一種或至少兩種的組合；
7.根據權利要求4～6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述混合浸漬的溫度為40～80℃；
8.根據權利要求4～7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
9.一
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述含氮可揮發性有機物包括乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺或N,N-二甲基酰胺中的任意一種或至少兩種的組合；
...【技術特征摘要】
1.一種缺陷催化劑，其特征在于，所述缺陷催化劑包括缺陷二氧化鈦載體以及負載于所述缺陷二氧化鈦載體上的金屬氧化物活性中心；所述金屬氧化物活性中心包括銀氧化物。
2.根據權利要求1所述的缺陷催化劑，其特征在于，所述缺陷二氧化鈦載體的晶型包括銳鈦礦型；
3.根據權利要求1或2所述的缺陷催化劑，其特征在于，所述缺陷催化劑中金屬氧化物活性中心與缺陷二氧化鈦載體的質量比為1:(99～100)；
4.一種如權利要求1～3任一項所述的缺陷催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述鈦源包括鈦酸四丁酯；
6.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱廷鈺，劉霄龍，金帥麗，鄒洋，趙永奇，
申請(專利權)人：中國科學院過程工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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