论文总字数：24047字

摘 要

二氧化钛是一种很重要的白色颜料和瓷器釉药。二氧化钛在涂料、印刷油墨、塑料、造纸、化纤和化妆品等工业领域具有巨大的应用潜力。尤其是在催化剂行业，二氧化钛具有举足轻重的地位，常见的二氧化钛催化剂有光催化剂和脱硝催化剂。

选择性催化还原（selective catalytical reduction, SCR）脱硝法是目前最有效的脱硝方法，该技术对催化剂需求较大，因此开发廉价高效的纳米钛白粉催化剂迫在眉睫。

本文主要通过纳米改性以及化学活化的方法对钛白粉进行改性活化，以达到提高其脱硝活性的效果。主要的实验分为两部分：在钛白粉表面涂覆钛酸四丁酯进行纳米改性；对钛白粉进行硫酸化、硫酸盐改性。实验结果表明，这两种改性都可以提高钛白粉的脱硝活性，其中硫酸法和硫酸盐法样品活性提高十分明显，有很重要的研究意义。

进一步分析表明，通入气体的成分也对脱硝率有所影响。因此工业生产中，选择合适的氨氮比，具有很重要的环保效益和经济效益。

关键词：SCR脱硝 钛白粉 纳米改性 化学活化

The Nano-modified and chemical activation studies of titanium dioxide

Abstract

Titanium dioxide is a very important white pigment and porcelain glaze. Titanium dioxide has tremendous potential applications in coatings, printing inks, plastics, paper, chemical and cosmetics industries. Especially in the catalyst industry, titanium dioxide has a pivotal position, Titanium dioxide photocatalyst and denitration catalysts are two common catalysts.

Selective catalytic reduction (selective catalytical reduction, SCR) denitration, is the most effective denitration method,but this technology has a great demand of denitration catalyst,therefore, the development of cheap and efficient nano-titanium dioxide catalyst is imminent.

This paper mainly uses the nano-modified and sulfuric acid to modified the titanium dioxide.The experiment mainly divided into two parts:In the surface of titanium dioxide coated nanometer modified tetrabutyl titanate;use sulfate acid and sulfate to modified the titanium dioxide.The experiment proved that the two way can both improve the activity of the titanium dioxide,and the sample of sulfate is very good,it has very important research significance.

Further research shows that bubbled into as composition also affect denitration rate.Therefore, in industrial production, select the appropriate nitrogen ratio,has very important economic and environmental benefits.

Key Words: SCR denitration, titanium dioxide, nano-modified, chemical activation

目录

摘要 I

Abstract II

目录 3

第一章 绪论 4

1.1课题研究背景 4

1.2 SCR脱硝技术简介 4

1.2.1 SCR脱硝技术简介 4

1.3 SCR脱硝催化剂的研究进展 5

1.3.1 贵金属催化剂 6

1.3.2 金属氧化物催化剂 6

1.3.3 碳基催化剂 6

1.3.4 分子筛催化剂 7

1.3.5 总结 8

1.4 我国SCR催化剂发展方向 8

1.5 钛白粉的特性及用途 9

1.6 纳米二氧化钛的用途 11

1.7 国内外二氧化钛行业的发展状态 12

第二章 实验内容与方案 16

2.1 主要试剂和药品 16

2.2 实验方案 17

2.2.1 选用该方案的原因 17

2.3 样品制备 17

2.3.1 样品制备 18

2.4 催化剂脱硝率的测试 19

2.4.1 实验装置 19

2.4.2 实验步骤 19

2.5催化剂表征分析 20

第三章 实验结果及分析 21

3.1 实验 21

3.1.1 钛白粉的纳米改性实验及结果分析 21

3.1.2 钛白粉的化学改性及结果分析 22

3.1.2.1 硫酸化样品的制备及结果分析 22

3.1.2.2 钛白粉中添加硫酸盐改性的实验及结果分析 24

3.1.3 不同氨氮比条件下的催化活性实验及其结果分析 25

第四章 结论与展望 27

4.1 结论 27

4.2 展望 27

参考文献 29

致谢 32

第一章 绪论

1.1课题研究背景

氮氧化物(NO_x)是破坏生态环境和损害人体健康的主要大气污染物之一。现在全球每年的NO_x排放量已达35～58Mt，其中95%以上来自化石燃料的燃烧过程^[1]。钛白粉为白色粉末，主要成分为二氧化钛。二氧化钛是一种很重要的白色颜料和瓷器釉药。二氧化钛在涂料、印刷油墨、塑料、造纸、化纤和化妆品等工业领域具有巨大的应用潜力。尤其是在催化剂行业，二氧化钛具有举足轻重的地位，常见的二氧化钛催化剂有光催化剂和脱硝催化剂^[2-6]。

燃煤电厂和各种工业锅炉排放大量的氮氧化物（NOx），严重污染环境、危害人类健康。选择性催化还原（selective catalytical reduction, SCR）脱硝法，是指在一定温度和催化剂作用下，利用还原剂（NH₃、甲烷、硫脲、CO、H₂等）选择性地将 NOx还原为氮气^[7]，其中最常用的还原剂是NH₃。由于SCR技术反应温度较低，净化率高，运行可靠，二次污染小，是目前应用最广的烟气脱硝（脱除NOx）技术^[8-10]。因为该技术使用大量脱硝催化剂，因而脱硝催化剂的市场需求很大。近年来由于空气污染，雾霾现象频频发生，国家出台了相关政策，要求到“十二五”末减排10％。因此，火电脱硝产业的发展刻不容缓。解决反应催化剂原料制造的问题，才能保障我国火电脱硝产业的健康发展^［11］。

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