本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种铁铌氧化物、其制备方法和用途。
背景技术：
氮氧化物主要来源于燃煤烟气和机动车尾气，可引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏以及温室效应等重大环境问题，对人体健康及生态环境产生严重影响。因此，氮氧化物减排被纳入污染物总量控制指标。目前，nox的去除方法很多，包括低nox燃烧技术、再燃和先进再燃技术、选择性非催化还原技术(sncr)和选择性催化还原技术(scr)等，其中研究和应用最为广泛的是选择性催化还原(scr)氨选择性催化还原技术。
cn104069861a公开了一种介孔铁基复合氧化物催化剂、制备方法及其在氨选择催化还原氮氧化物中的应用。催化剂的制备方法为混合模板法，即将所需铁源与铈源或铜源所对应的盐加入到制备的混合模板溶液中，以氢氧化钠或氨水中的一种作为沉淀剂，80～120℃温度条件下连续搅拌12～36h，然后进行抽滤、洗涤、烘干和焙烧制得。但是所述方法制备的催化剂催化效果较差。
cn105597759a公开了一种磁性铁基复合氧化物催化剂的制备方法，制备方法中，将可溶性亚铁盐以及可溶性钛盐按照铁元素与钛元素摩尔比1:(0.1～10)配成水溶液，并在常温下磁力搅拌0.5～3h，得到混合溶液；将混合溶液在机械密封或通氮气除氧条件下进行常温机械搅拌，同时滴加过量碱性沉淀剂至ph＝9～10，待混合溶液沉淀完全，然后将沉淀进行过滤、洗涤，得到滤饼；将滤饼进行干燥处理，然后将处理后的滤饼放入马弗炉于300～600℃温度条件下煅烧活化3～6h，制备得到磁性铁基复合氧化物催化剂。但是所述方法制备得到的催化剂催化效果较差。
cn110560077a公开了一种具有抗水抗硫性能的铁铌中低温脱硝催化剂，采用溶液自蒸发一步法合成，其中以tio2为载体，在主活性组分fe的基础上添加助剂nb制备高效脱硝催化剂。在钛酸四丁酯中加入表面活性剂，并在密封容器中进行磁力搅拌，生成溶液a；按nb、fe的原子比为0.01-0.1，称取硝酸铁、五氯化铌，配制成水溶液，并在密封容器中进行磁力搅拌，生成溶液b；将溶液b倒入溶液a中，得到混合液c，将混合液c在密封容器中磁力搅拌，得到亮黄色澄清透明溶液；将亮黄色澄清透明溶液室温静置，并干燥，得到黄色胶状固体；将黄色胶状固体煅烧，得到催化剂。但是其空速低，催化剂催化效果较差。
因此，本领域需要开发一种新型催化剂，具有良好的催化效果，并且制备过程简单，可实现工业化生产。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铁铌氧化物、其制备方法和用途，通过添加ctab(十六烷基三甲基溴化铵)可以抑制γ-fe2o3在高温下转化为α-fe2o3，进而提升铁铌氧化物的催化性能。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种铁铌氧化物，所述铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3。
本发明所述铁铌氧化物中fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，γ-fe2o3表面的氧缺陷更多，有利于氨的活化，可有效提升催化剂的催化性能，该铁铌氧化物催化剂可以用于氨选择性催化还原氮氧化物，氮氧化物转化率可达到93％以上。
作为本发明的一个优选技术方案，所述铁铌氧化物的粒径≤50nm，例如，粒径为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm。
优选地，所述铁铌氧化物的比表面积为100～250m2/g，例如，比表面积为100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g、210m2/g、220m2/g、230m2/g、240m2/g或250m2/g。
优选地，所述铁铌氧化物的孔容为0.25～0.30cm3/g，例如，孔容为0.25cm3/g、0.26cm3/g、0.27cm3/g、0.28cm3/g、0.29cm3/g或0.30cm3/g。
优选地，所述铁铌氧化物的平均孔径为3.5～4.3nm，例如，平均孔径为3.5nm、3.6nm、3.7nm、3.8nm、3.9nm、4.0nm、4.1nm、4.2nm或4.3nm。
所述铁铌氧化物中的铌处于无定型结构。
优选地，所述铁铌氧化物中，铁元素的含量为39.8～41.8wt％，例如，铁元素的含量为39.8wt％、40.0wt％、40.2wt％、40.4wt％、40.6wt％、40.8wt％、41.0wt％、41.2wt％、41.4wt％、41.6wt％或41.8wt％。
优选地，所述铁铌氧化物中，铌元素的含量为27.4～29.4wt％，例如，铌元素的含量为27.4wt％、27.6wt％、27.8wt％、28.0wt％、28.2wt％、28.4wt％、28.6wt％、28.8wt％、29.0wt％、28.2wt％或29.4wt％。
本发明中通过控制铁铌氧化物中铁元素和铌元素的含量，可以增大铁铌氧化物催化剂的比表面积，增强元素之间相互作用力，使得催化剂性能提升；当铁元素或铌元素含量不在上述范围内时，铁铌氧化物催化剂的比表面积会降低，并且元素之间的相互作用力也会减弱，最终导致催化剂的性能降低。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述铁铌氧化物的制备方法，所述制备方法包括：
(ⅰ)将铁前驱体、铌前驱体、ctab溶液和碱性溶液混合，得到混合溶液；
(ⅱ)对混合溶液进行热处理，得到固体产物，将得到的固体产物进行焙烧，得到所述的铁铌氧化物。
本发明在制备过程中，将铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液混合，其中，由于ctab含有疏水和亲水两个末端的分子长链的结构，在混合反应过程中有效调节铁铌氧化物的结构，并使其在高温下抑制γ-fe2o3转化为α-fe2o3；此外，γ-fe2o3表面的氧缺陷更多，有利于氨的活化，γ-fe2o3比α-fe2o3具有更好的催化性能。
作为本发明的一个优选技术方案，步骤(ⅰ)具体包括：先将铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液混合得到混合物，再将混合物与碱性溶液混合，得到混合溶液。
作为本发明的一个优选技术方案，步骤(1)所述ctab溶液的浓度为5～50mmol/l，例如5mmol/l、10mmol/l、15mmol/l、20mmol/l、25mmol/l、30mmol/l、35mmol/l、40mmol/l、45mmol/l或50mmol/l，优选为10～45mmol/l。
优选地，所述ctab溶液中的溶剂为水。
本发明中，ctab溶液的浓度在5～50mmol/l时，能够保证γ-fe2o3结晶完全，使得铁铌氧化物具有良好催化性能，当浓度高于50mmol/l时，并不会进一步提升催化剂的活性，反而会影响前驱体的溶解；当浓度低于5mmol/l时，γ-fe2o3无法顺利结晶，催化活性达不到要求，当ctab溶液的浓度在10～45mmol/l时，铁铌氧化物具有更好的催化性能。
优选地，步骤(ⅰ)所述铁前驱体和铌前驱体的质量比为(1.8～2.2):1，例如质量比为1.8:1、1.9:1、2.0:1、2.1:1或2.2:1。
优选地，步骤(ⅰ)所述铁前驱体和ctab溶液中ctab的质量比为(3.5～3.9)：1，例如质量比为3.5：1、3.6：1、3.7：1、3.8：1或3.9：1。
优选地，步骤(ⅰ)所述铌前驱体为草酸铌和/或氯化铌。
优选地，步骤(ⅰ)所述铁前驱体为九水合硝酸铁、氯化铁、硫酸铁或柠檬酸铁中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一个优选技术方案，步骤(ⅰ)所述混合过程(包括铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液的混合以及将得到的该混合物与碱性溶液的混合)均在搅拌条件下进行。
优选地，所述铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液混合的时间为0.5～3h，，例如时间为0.5h、0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h。
作为本发明的一个优选技术方案，所述碱性溶液的浓度为22～26wt％，例如浓度为22wt％、22.2wt％、22.5wt％、22.8wt％、23wt％、23.2wt％、23.5wt％、23.8wt％、24wt％、24.2wt％、24.5wt％、24.8wt％、25wt％、25.2wt％、25.5wt％、25.8wt％或26wt％。
优选地，所述碱性溶液为氨水溶液。
优选地，所述铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液的混合物与碱性溶液混合反应体系的ph值为9.5～11.5，例如，ph值为9.5、10、10.5、11或11.5。
本发明选取混合物与碱性溶液混合得到的反应体系ph值在9.5～11.5时，铁和铌均可充分沉淀；若ph值低于9.5时，混合溶液中的铌会沉淀不完全，并且氨水难以达到过高的ph值。
优选地，所述铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液的混合物与碱性溶液混合的时间为1～5h，例如1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h、3h、3.2h、3.5h、3.8h、4h、4.2h、4.5h、4.8h或5h。
优选地，步骤(ⅰ)中所述混合(包括铁前驱体、铌前驱体和ctab溶液的混合以及将得到的该混合物与碱性溶液的混合)均在室温下进行。
优选地，所述的室温为20～30℃，例如，室温为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃。
作为本发明的一个优选技术方案，步骤(ⅱ)中热处理包括加热。
优选地，所述热处理还包括对混合溶液加热之后依次进行抽滤、洗涤和烘干。
进一步地，步骤(ⅱ)具体可以包括：对混合溶液进行加热，然后经抽滤、洗涤后，得到固体产物，再将固体产物烘干、焙烧，得到所述的铁铌氧化物。
优选地，步骤(ⅱ)所述加热为水浴加热。
优选地，所述加热在搅拌条件下进行。
优选地，所述加热的温度为60～100℃，例如60℃、62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃或100℃。
优选地，所述加热的时间为5～15h，例如5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h或15h。
优选地，所述烘干的温度为100～120℃，例如100℃、101℃、103℃、105℃、107℃、109℃、110℃、111℃、113℃、115℃、117℃、119℃或120℃。
作为本发明的一个优选技术方案，所述焙烧的温度为380～450℃，例如380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃或450℃，优选为390～440℃。
本发明通过对得到的固体产物进行焙烧，得到铁铌氧化物催化剂，当焙烧的温度低于380℃时，则γ-fe2o3难以顺利结晶；当焙烧温度高于450℃时，则会出现相转变甚至相分离，影响铁铌氧化物催化剂的催化性能，进一步的当焙烧温度为390～440℃时，得到的铁铌氧化物具有更加优异的催化性能。
优选地，所述焙烧的时间为2～8h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h。
优选地，所述焙烧的升温速率为1～20℃/min，例如1℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min、13℃/min、15℃/min、17℃/min、19℃/min或20℃/min。
作为优选技术方案，本发明提供的铁铌氧化物的制备方法，具体包括如下步骤：
(ⅰ)将铁前驱体与铌前驱体按质量比为(1.8～2.2):1进行称取，其中铁前驱体为九水合硝酸铁或氯化铁，铌前驱体为草酸铌或氯化铌；并配制浓度为5～50mmol/l的ctab水溶液，其中，铁前驱体和ctab水溶液中ctab的质量比为(3.5～3.9)：1，将称取的铁前驱体和铌前驱体加入ctab水溶液中在室温下混合搅拌0.5～3h，得到混合物，将所述混合溶液中加入22～26wt％氨水溶液，使反应体系ph值为9.5～11.5，在室温下搅拌混合1～5h得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行60～100℃水浴加热5～15h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在100～120℃下烘干，烘干后，在380～450℃下焙烧2～8h，其中，焙烧的升温速率为1～20℃/min，得到铁铌氧化物。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的铁铌氧化物的用途，所述铁铌氧化物用于催化剂领域。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所述催化剂可用于氨选择性催化还原氮氧化物，通过添加ctab，抑制γ-fe2o3在高温下转化为α-fe2o3，提升铁铌氧化物的催化性能，并通过进一步调控反应体系ph，以及控制焙烧温度，最终制备得到的铁铌氧化物催化剂的氮氧化物转化率可达到93％以上。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
实施例1
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2:1称取九水合硝酸铁与草酸铌；配置浓度为30mmol/l的ctab水溶液，其中，九水合硝酸铁和ctab水溶液中ctab质量比为3.7：1，将称取的九水合硝酸铁与草酸铌加入ctab水溶液中在20℃下混合搅拌1h，得到混合物，混合物中加入25wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在20℃下搅拌混合3h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行90℃水浴加热10h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在100℃下烘干，烘干后，在400℃下焙烧5h，其中，焙烧的升温速率为2℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为45nm，比表面积为220m2/g，孔容为0.28cm3/g，平均孔径为3.8nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.6wt％，铌元素的含量为28.4wt％。
将本实施例得到的铁铌氧化物催化剂进行性能测试，测试条件：测试温度为300℃，[no]＝[nh3]＝500ppm，[o2]＝5vol％，n2为平衡气，总流量500ml/min，空速为250000h-1，测试结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2:1称取九水合硝酸铁与草酸铌；配置浓度为5mmol/l的ctab水溶液，其中，九水合硝酸铁和ctab水溶液中ctab质量比为3.7：1，将称取的九水合硝酸铁与草酸铌加入ctab水溶液中在22℃下混合搅拌0.5h得到混合物，混合物中加入26wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在22℃下搅拌混合1h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行60℃水浴加热15h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在100℃下烘干，烘干后，在500℃下焙烧5h，其中，焙烧的升温速率为1℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为48nm，比表面积为190m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为4.0nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.2wt％，铌元素的含量为28.7wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2:1称取九水合硝酸铁与草酸铌；配置浓度为50mmol/l的ctab水溶液，其中，九水合硝酸铁和ctab水溶液中ctab质量比为3.7：1，将称取的九水合硝酸铁与草酸铌加入ctab水溶液中在30℃下混合搅拌3h得到混合物，混合物中加入22wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在30℃下搅拌混合5h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行95℃水浴加热5h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在120℃下烘干，烘干后，在400℃下焙烧3h，其中，焙烧的升温速率为10℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为46nm，比表面积为240m2/g，孔容为0.27cm3/g，平均孔径为3.9nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为41.0wt％，铌元素的含量为29.0wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2:1称取九水合硝酸铁与草酸铌；配置浓度为20mmol/l的ctab水溶液，其中，九水合硝酸铁和ctab水溶液中ctab质量比为3.7：1，将称取的九水合硝酸铁与草酸铌加入ctab水溶液中在25℃下混合搅拌1h得到混合物，混合物中加入25wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在25℃下搅拌混合3h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行90℃水浴加热10h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在105℃下烘干，烘干后，在400℃下焙烧5h，其中，焙烧的升温速率为2℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为47nm，比表面积为230m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为3.9nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为39.8wt％，铌元素的含量为29.2wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例5
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比0.67：1称取氯化铁与氯化铌；配置浓度为5mmol/l的ctab水溶液，其中，氯化铁和ctab水溶液中ctab质量比为1.48：1，将称取的氯化铁与氯化铌加入ctab水溶液中在27℃下混合搅拌0.5h得到混合物，混合物中加入26wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在27℃下搅拌混合1h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行60℃水浴加热15h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在100℃下烘干，烘干后，在300℃下焙烧8h，其中，焙烧的升温速率为1℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为30nm，比表面积为245m2/g，孔容为0.29cm3/g，平均孔径为3.2nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.4wt％，铌元素的含量为28.6wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例6
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2.5：1称取硫酸铁与氯化铌；配置浓度为50mmol/l的ctab水溶液，其中，硫酸铁和ctab水溶液中ctab质量比为3.7：1，将称取的硫酸铁与氯化铌加入ctab水溶液中在24℃下混合搅拌3h得到混合物，混合物中加入22wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在24℃下搅拌混合5h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行95℃水浴加热15h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在120℃下烘干，烘干后，在600℃下焙烧2h，其中，焙烧的升温速率为10℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型95wt％为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为50nm，比表面积为130m2/g，孔容为0.23cm3/g，平均孔径为4.5nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.3wt％，铌元素的含量为28.7wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例7
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比1.8：1称取铁前驱体与草酸铌，其中铁前驱体为氯化铁、硫酸铁和柠檬酸铁的组合，氯化铁、硫酸铁和柠檬酸铁的质量比为2:1；配置浓度为10mmol/l的ctab水溶液，其中，铁前驱体和ctab水溶液中ctab质量比为3.5：1，将称取的铁前驱体与草酸铌加入ctab水溶液中在26℃下混合搅拌2h得到混合物，混合物中加入23wt％氨水溶液，使反应体系ph值为9.5，在26℃下搅拌混合2h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行70℃水浴加热12h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在110℃下烘干，烘干后，在390℃下焙烧4h，其中，焙烧的升温速率为20℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为43nm，比表面积为230m2/g，孔容为0.27cm3/g，平均孔径为3.7nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.6wt％，铌元素的含量为28.6wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例8
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2.2：1称取柠檬酸铁与草酸铌；配置浓度为45mmol/l的ctab水溶液，其中，柠檬酸铁和ctab水溶液中ctab质量比为3.9：1，将称取的柠檬酸铁与草酸铌加入ctab水溶液中在28℃下混合搅拌1.5h得到混合物，混合物中加入24wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11，在28℃下搅拌混合4h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行80℃水浴加热7h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在115℃下烘干，烘干后，在440℃下焙烧6h，其中，焙烧的升温速率为8℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为48nm，比表面积为220m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为3.6nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为39.9wt％，铌元素的含量为28.9wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例9
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比2.3：1称取铁前驱体与草酸铌，其中铁前驱体为氯化铁和硫酸铁，氯化铁和硫酸铁的质量比为1:1；配置浓度为7mmol/l的ctab水溶液，其中，铁前驱体和ctab水溶液中ctab质量比为3.6：1，将称取的铁前驱体与草酸铌加入ctab水溶液中在28℃下混合搅拌2.5h得到混合物，混合物中加入25.5wt％氨水溶液，使反应体系ph值为11.5，在28℃下搅拌混合3h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行100℃水浴加热9h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在110℃下烘干，烘干后，在380℃下焙烧7h，其中，焙烧的升温速率为12℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为48nm，比表面积为245m2/g，孔容为0.30cm3/g，平均孔径为3.5nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为41.3wt％，铌元素的含量为27.6wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例10
本实施例提供一种铁铌氧化物的制备方法，具体包括：
(ⅰ)按质量比1.9：1称取铁前驱体与铌前驱体，其中，铁前驱体为九水合硝酸铁、氯化铁、硫酸铁和柠檬酸铁，九水合硝酸铁、氯化铁、硫酸铁和柠檬酸铁的质量比为1：1：1：1，铌前驱体为草酸铌和氯化铌，草酸铌和氯化铌的质量比为1:2；配置浓度为48mmol/l的ctab水溶液，其中，铁前驱体和ctab水溶液中ctab质量比为3.8：1，将称取的铁前驱体与铌前驱体加入ctab水溶液中在26℃下混合搅拌2.7h得到混合物，混合物中加入22.5wt％氨水溶液，使反应体系ph值为10.5，在26℃下搅拌混合3h，得到混合溶液；
(ⅱ)混合溶液进行65℃水浴加热14h，加热后进行抽滤和洗涤，得到固体产物，将固体产物在120℃下烘干，烘干后，在450℃下焙烧4h，其中，焙烧的升温速率为15℃/min，得到铁铌氧化物。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为49nm，比表面积为225m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为4.2nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.8wt％，铌元素的含量为28.2wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例11
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅱ)中焙烧温度为385℃，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为40nm，比表面积为245m2/g，孔容为0.29cm3/g，平均孔径为3.6nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.4wt％，铌元素的含量为28.6wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例12
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅱ)中焙烧温度为445℃，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为49nm，比表面积为245m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为4.0nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.9wt％，铌元素的含量为28.3wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例13
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅱ)中焙烧温度为500℃，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型92wt％为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为52nm，比表面积为180m2/g，孔容为0.23cm3/g，平均孔径为3.3nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.4wt％，铌元素的含量为28.2wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例14
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅱ)中焙烧温度为700℃，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型85wt％为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为60nm，比表面积为80m2/g，孔容为0.20cm3/g，平均孔径为4.5nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.5wt％，铌元素的含量为28.5wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例15
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅱ)中焙烧温度为365℃，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型89wt％为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为20nm，比表面积为240m2/g，孔容为0.32cm3/g，平均孔径为3.2nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.2wt％，铌元素的含量为28.8wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例16
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中反应体系ph值为8，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为41nm，比表面积为210m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为3.8nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为48.2wt％，铌元素的含量为23.3wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例17
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中反应体系ph值为11.7，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为47nm，比表面积为220m2/g，孔容为0.27cm3/g，平均孔径为3.9nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.5wt％，铌元素的含量为28.5wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例18
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中ctab水溶液的浓度为7mmol/l，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径≤50nm，比表面积为230m2/g，孔容为0.27cm3/g，平均孔径为3.6nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.4wt％，铌元素的含量为28.6wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例19
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中ctab水溶液的浓度为48mmol/l，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为48nm，比表面积为235m2/g，孔容为0.29cm3/g，平均孔径为3.7nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.7wt％，铌元素的含量为28.5wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例20
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中ctab水溶液的浓度为60mmol/l，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为42nm，比表面积为245m2/g，孔容为0.29cm3/g，平均孔径为3.6nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为38.6wt％，铌元素的含量为30.5wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例21
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中ctab水溶液的浓度为2mmol/l，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型80wt％为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为42nm，比表面积为210m2/g，孔容为0.25cm3/g，平均孔径为3.5nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为36.8wt％，铌元素的含量为32.5wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例22
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中九水合硝酸铁与草酸铌的质量比为1.6：1，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为48nm，比表面积为225m2/g，孔容为0.26cm3/g，平均孔径为3.4nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为30.5wt％，铌元素的含量为42.3wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
实施例23
本实施例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中九水合硝酸铁与草酸铌的质量比为2.7：1，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型全部为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径为48nm，比表面积为215m2/g，孔容为0.24cm3/g，平均孔径为3.6nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为45.8wt％，铌元素的含量为24.8wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
对比例1
本对比例提供了一种铁铌氧化物的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(ⅰ)中不添加ctab溶液，其余工艺参数与实施例1完全相同。
采用上述的制备方法制备得到了一种铁铌氧化物，铁铌氧化物中的fe2o3晶型10wt％为γ-fe2o3，铌处于无定型结构；铁铌氧化物的粒径45nm，比表面积为180m2/g，孔容为0.23cm3/g，平均孔径为3.4nm；此外，铁铌氧化物中，铁元素的含量为40.1wt％，铌元素的含量为28.9wt％。
采用实施例1提供的测试方法对制备得到的铁铌氧化物催化剂进行测试，测试结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出：
(1)实施例1分别与实施例11-15对比，实施例11和实施例12的氮氧化物转化率高于实施例13-15的氮氧化物转化率，实施例1的氮氧化物转化率优于实施例11-15的氮氧化物转化率，由此可以看出，当焙烧温度高于450℃时，则会出现相转变甚至相分离，影响铁铌氧化物催化剂的催化性能；当焙烧的温度低于380℃时，则γ-fe2o3难以顺利结晶。
(2)实施例1分别与实施例16和实施例17对比，实施例1的氮氧化物转化率优于实施例16-17的氮氧化物转化率，由此可以看出，当反应体系ph值在9.5～11.5时，铁和铌均可充分沉淀；若ph值低于9.5时，混合溶液中的铌会沉淀不完全，影响催化剂性能，并且氨水难以达到过高的ph值。
(3)实施例1分别与实施例18-21对比，实施例18和实施例19的氮氧化物转化率高于实施例20和实施例21的氮氧化物转化率，实施例1的氮氧化物转化率优于实施例18-21的氮氧化物转化率，由此可以看出，ctab溶液的浓度在5～50mmol/l时，能够保证γ-fe2o3结晶完全，使得铁铌氧化物具有良好催化性能，当浓度高于50mmol/l时，并不会进一步提升催化剂的活性，反而会影响前驱体的溶解；当浓度低于5mmol/l时，γ-fe2o3无法顺利结晶，催化活性达不到要求。
(4)实施例1与实施例22-23对比，实施例1的氮氧化物转化率优于实施例22-23的氮氧化物转化率，由此可以看出，当铁元素的含量高于41.8wt％或低于39.8wt％时，铁铌氧化物催化剂的比表面积会比较低，并且元素之间的相互作用力也会减弱，最终导致催化剂的性能降低。
(5)实施例1与对比例1对比，实施例1的氮氧化物转化率明显优于对比例1的氮氧化物转化率，其原因在于，ctab含有疏水和亲水两个末端的分子长链的结构，在混合反应过程中有效调节铁铌氧化物的结构，并使其在高温下抑制γ-fe2o3转化为α-fe2o3，并且γ-fe2o3表面的氧缺陷更多，有利于氨的活化，γ-fe2o3比α-fe2o3具有更好的催化性能。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。