一種用于氧化亞氮催化分解的分子篩催化劑改性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)溫室氣體氧化亞氮污染減排與控制領(lǐng)域，設(shè)及一種分子篩催化劑 改性的方法，特別是設(shè)及一種用于氧化亞氮催化分解的分子篩催化劑改性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 成0,俗稱(chēng)笑氣，是一種無(wú)色有甜味的氣體。研究表明，成0不僅能?chē)?yán)重破壞臭氧層， 而且具有很強(qiáng)的溫室效應(yīng)。至此，成0對(duì)環(huán)境的危害引起人們的廣泛關(guān)注。成0是《京都議 定書(shū)》規(guī)定的6種主要溫室氣體（C〇2,成0,CH4, HFC，PFC，SFe)之一。其全球變暖潛能值分 別是C〇2的310倍，CH4的15倍。而且，其在對(duì)流層中非常穩(wěn)定，平均壽命長(zhǎng)。一般認(rèn)為，目 前大氣溫室氣體成分中噸0對(duì)于地球變暖的貢獻(xiàn)程度僅次于C〇2和CH4。成0最主要的工業(yè) 源包括硝酸、己二酸等脂肪酸生產(chǎn)、化肥生產(chǎn)和用硝酸為氧化劑的工業(yè)過(guò)程。因此，開(kāi)發(fā)能 高效脫除成0的技術(shù)和方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 催化分解技術(shù)是成0減排的主要技術(shù)之一。在催化劑作用下，成0分解成無(wú)害的 成和02。目前應(yīng)用于成0催化分解的催化劑主要包括負(fù)載型金屬氧化物催化劑，如Mnoy 1邑0扣55705136);水滑石衍生復(fù)合氧化物，如化。.。11邑。.7141。.28〇1.145巧口126222481);尖晶石 結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化物，如CuA1〇4扣S6723295B1);改性分子篩催化劑，如Co-ZSM-5扣S5171553)。 其中，分子篩由于具有均勻的孔隙結(jié)構(gòu)，良好的熱穩(wěn)定性、水熱穩(wěn)定性、雜氣組分影響小W 及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)成為主要的研究目標(biāo)。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102380410A公開(kāi)了一種催化分解成0的鉆鐵雙金屬催化劑，催 化劑的分子篩表達(dá)式為：CoFe-MOR。該催化劑通過(guò)兩步水溶液離子交換法負(fù)載Co和化，在 430°C下可實(shí)現(xiàn)成0的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，且穩(wěn)定性較高。 陽(yáng)0化]中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101664694A公開(kāi)了采用浸潰法制備的一種成0催化分解的分 子篩負(fù)載鉆復(fù)合氧化物催化劑，550°C左右完全分解成0。由于該催化劑在高溫下賠燒制得 巧00~1000°C)，催化劑具有較好的耐高溫穩(wěn)定性。
[0006] 中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN103007998A公開(kāi)了一種用過(guò)渡金屬改性分子篩的催化劑制備 方法。在超聲水浴加熱的條件下，用離子交換法對(duì)分子篩進(jìn)行金屬改性。隨著溶液體系溫 度的增加，鐵離子在溶液中的存在形式發(fā)生變化，導(dǎo)致最終分子篩上鐵的負(fù)載量有所增加。 480°C時(shí)，成0催化分解轉(zhuǎn)化率達(dá)100%。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)制備過(guò)程中合成條件的調(diào)控來(lái)構(gòu)建高活性的金屬活性位或是 提高金屬活性位數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)催化劑性能的提高。未有技術(shù)公開(kāi)關(guān)于對(duì)分子篩載體的前 預(yù)處理改性來(lái)提高催化劑性能的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供了一種用于氧化亞氮催化分 解的分子篩催化劑改性的方法，通過(guò)對(duì)分子篩載體的前預(yù)處理來(lái)提高催化劑的催化性能。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于氧化亞氮催化分解的分子 篩催化劑改性的方法，包括如下步驟：
[0010] 1)提供具有一定Si/Al摩爾比的分子篩載體，對(duì)所述分子篩載體進(jìn)行堿處理脫 娃；
[0011] 2)對(duì)堿處理后的分子篩載體進(jìn)行Η交換，獲得Η型分子篩載體；
[0012] 3)對(duì)所述Η型分子篩載體進(jìn)行金屬活性組分交換，使所述分子篩載體上負(fù)載金屬 活性組分。 陽(yáng)01引優(yōu)選地，所述步驟1)中，提供的所述分子篩載體為MFI、Beta、ΗΥ或M0R。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟1)中，提供的所述分子篩載體由固相合成法或晶種法制備獲 得，或?yàn)樯逃梅肿雍Y。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟1)中，所述分子篩載體中Si/Al摩爾比為25~300。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟1)中，堿處理脫娃的過(guò)程為：
[0017] 配置堿溶液，將所述分子篩載體加入所述堿溶液中，控制所述堿溶液溫度在10~ 90°C，處理1~72h，過(guò)濾洗涂至流出液為中性，再在60~140°C下烘干一晚上，得到脫娃的 分子篩載體。 陽(yáng)0化]優(yōu)選地，所述堿溶液為化0H、K0H、胞2〇)3、K2CO3溶液中的一種或者多種的混合溶 液。
[0019] 優(yōu)選地，所述堿溶液的濃度為0. 05~2mol/L。
[0020] 優(yōu)選地，所述分子篩載體的投加量和堿溶液的配比為0. 005~1. 3g/M^。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟似中，進(jìn)行Η交換的過(guò)程為：
[0022] 配置錠鹽溶液，將脫娃后分子篩載體加入所述錠鹽溶液中，控制錠鹽溶液溫度在 20~90°C，攬拌24小時(shí)，重復(fù)1~4次，過(guò)濾洗涂至流出液為中性，再在70~120°C下烘干 一晚上，400~600°C溫度下賠燒3~6小時(shí)，得到Η型分子篩載體。 陽(yáng)02引優(yōu)選地，所述錠鹽溶液為濃度為0. 05~Imol/L的硝酸錠水溶液。
[0024] 優(yōu)選地，所述脫娃后分子篩載體的投加量和錠鹽溶液的配比為0. 01~0.Ig/血。
[00巧]優(yōu)選地，所述步驟（3)中，進(jìn)行金屬活性組分交換的過(guò)程為：
[00%] 配置含金屬活性組分的鹽溶液，將Η型分子篩載體加入所述含金屬活性組分的鹽 溶液，室溫下交換12~4她，過(guò)濾洗涂至流出液為中性，再在70~120°C下烘干一晚上， 400~600°C溫度下賠燒3~6小時(shí)，獲得負(fù)載有金屬活性組分的分子篩催化劑。 陽(yáng)027] 優(yōu)選地，所述含金屬活性組分的鹽溶液為濃度為0. 05~Imol/L的硝酸鐵水溶液。
[0028] 優(yōu)選地，所述Η型分子篩載體的投加量和含金屬活性組分的鹽溶液的配比為 0. 01 ~0. 2g/mL。
[0029] 如上所述，本發(fā)明提供一種用于氧化亞氮催化分解的分子篩催化劑改性的方法， 通過(guò)堿預(yù)處理對(duì)分子篩的無(wú)定形物種，顆粒尺寸，孔道結(jié)構(gòu)和載體的酸性位進(jìn)行調(diào)整，有利 于金屬前驅(qū)體離子交換過(guò)程中進(jìn)入分子篩內(nèi)部，增加金屬活性位的數(shù)量，提高氧化亞氮催 化分解的性能。
[0030] 與現(xiàn)有制備方法相比，本發(fā)明中提出對(duì)分子篩載體進(jìn)行堿改性預(yù)處理，具有W下 優(yōu)勢(shì)：該改性方法適用于多種類(lèi)型的分子篩載體，具有一定的廣普性。改性過(guò)程操作簡(jiǎn)單， 易于控制，成本低廉，具有應(yīng)用推廣性。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是實(shí)施例7制得的催化劑Seed-7和對(duì)比例4制得的催化劑Seed-P的X畑圖。 陽(yáng)03引圖2是對(duì)比例4制得的催化劑Seed-P的TEM圖。 陽(yáng)03引圖3是實(shí)施例7制得的催化劑Seed-7的TEM圖。
[0034] 圖4是實(shí)施例7制得的催化劑Seed-7和對(duì)比例4制得的催化劑Seed-P對(duì)N20分 解反應(yīng)的性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]W下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū) 所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可W通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加W實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可W基于不同觀(guān)點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0036] 須知，下列實(shí)施例中未具體注明的工藝設(shè)備或裝置均采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)設(shè)備或 裝置；所有壓力值和范圍都是指相對(duì)壓力。
[0037] 此外應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后 還可W存在其他方法步驟或在運(yùn)些明確提到的步驟之間還可W插入其他方法步驟，除非另 有說(shuō)明；還應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備/裝置之間的組合連接關(guān)系并不排斥 在所述組合設(shè)備/裝置前后還可W存在其他設(shè)備/裝置或在運(yùn)些明確提到的兩個(gè)設(shè)備/裝 置之間還可W插入其他設(shè)備/裝置，除非另有說(shuō)明。而且，除非另有說(shuō)明，各方法步驟的編 號(hào)僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí) 施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可 實(shí)施的范疇。
[0038]W下實(shí)施例中設(shè)及的試劑如未特別說(shuō)明，則為商業(yè)化產(chǎn)品。
[0039]【實(shí)施例1】