[发明专利]一种改性的二氧化钛成型载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性的二氧化钛载体成型及其制备方法。

背景技术

近年，TiO₂作为一种新型的催化剂载体材料日益受到重视。由于TiO₂具有独特的性质，可与负载的贵金属发生“强相互作用”，使催化剂的吸附和催化性能发生改变，活性与选择性有较大变化，同时使催化剂亦具有抗中毒性强、低温活性好、表面酸性可调及高温可还原性等优点。因此，TiO₂作为催化剂载体在化工、石化、环保、能源等领域都具有十分重要的应用价值。尽管TiO₂载体具有巨大的工业应用前景，但目前各方面的研究还不够成熟，尚处于试用和开发阶段，现有技术中的TiO₂催化剂大多是粉末状，然而多数工业生产需要的是以TiO₂成型物作为催化剂或载体，这就需要TiO₂成型载体应具有良好的抗压强度和抗磨损能力，才能有效地延长催化剂的使用寿命。

关于制备TiO₂成型物的方法国内外学者已进行了一些十分有益的工作。现有的研究大多数是以TiO₂粉末或二氧化钛水合物淤浆为原料来制备成型载体。美国专利US5366938以TiO₂粉体为原料，向粉末中添加造孔剂尿素、助挤剂石墨及粘结剂水。当TiO₂粉末、尿素及石墨的质量比为14:5:1，并加入适量水，所制备的TiO₂成型物经100℃干燥24h及720℃焙烧6h后，成型物的压碎强度为32N/颗，比表面积为12m²/g。若成型物在900℃焙烧2h，则其压碎强度为65N/颗，比表面积为1m²/g。

中国专利CN1778466公开了一种以纳米二氧化钛粉末为原料的制备TiO₂成型物的方法，所制备TiO₂成型物的侧压强度30～150N/cm，比表面积5～170m²/g，同时成型物的晶相结构及孔结构容易控制，可直接用于强酸或强碱环境下催化加氢、氧化等反应的催化剂载体或直接作为催化剂使用。

研究现有专利报道的TiO₂成型载体制备技术发现，TiO₂成型物强度较低，仅适用于反应条件相对温和的催化加氢反应，无法用于反应条件苛刻的催化加氢反应，尤其是高温高压的液相反应。虽然提高焙烧温度可使TiO₂成型物具有较高的强度，但是其比表面积大幅下降，对催化剂的活性、选择性会有很大影响。因此，现有的TiO₂成型载体制备技术存在着抗压强度较低，且与比表面积不可兼得的问题。

发明内容

针对现有TiO₂成型载体制备技术中成型物存在的抗压强度较低，与比表面积不可兼得的问题。本发明提供了一种改性的二氧化钛载体成型，可获得抗压强度较高的成型物，同时具有适宜的比表面积。

本发明还提供了一种改性的二氧化钛载体成型的制备方法，该制备方法工艺简单，成本较低，适合规模化生产和工业应用。

本发明技术方案如下：

一种改性的TiO₂成型载体，所述的TiO₂成型载体中包括二氧化钛、碳纤维，各组分质量百分比为：碳纤维为3%～20%，二氧化钛为80%～97%。

上述的改性的TiO₂成型载体，所述改性TiO₂成型载体的抗压强度为211～368N/cm，比表面积为26～110m²/g。

上述的改性的TiO₂成型载体，所述的碳纤维单丝长度10～100μm，直径5～15μm。

上述的改性的TiO₂成型载体，所述的碳纤维为未经表面处理碳纤维或已经表面处理碳纤维中的任一种。

一种上述的改性TiO₂成型载体的制备方法，包括以下步骤：

（1）将TiO₂粉体、碳纤维混合，混合均匀；

（2）将甲基纤维素加入85℃水中，待甲基纤维素溶胀后添加硝酸，制备凝胶；

（3）将步骤(2)制备的凝胶与步骤(1)粉体混合，在捏合机上捏合均匀；

（4）将捏合均匀的物料在挤条机上挤出成型，切成长条；

（5）将上述长条在100℃干燥、800～950℃焙烧得到TiO₂成型载体。