[發明專利]一種催化氧化亞氮分解催化劑及制備方法

無效

• 申請號: 201110240364.3
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102350370A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 郝鄭平;張新艷;李進軍;麻春艷;薛雯娟;竇廣玉
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J29/24
• 分類號: B01J29/24;B01D53/56;B01D53/86
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技術領域

本發明涉及氧化亞氮(N₂O)催化分解催化劑及其制備，屬于多相催化技術及其環境保護領域，具體來講是一種治理大氣污染，特別是治理硝酸廠及己二酸廠尾氣污染的催化劑及其制備方法。

背景技術

N₂O是一種無色、有微弱甜味的氣體，對人體并不具有明顯毒性。吸入少量使人的神經興奮，引起發笑(因此俗稱笑氣)；吸入較大量則可使人失去知覺，有時用它作為輕微手術的麻醉劑。目前N₂O已經被廣泛應用到電子工業與醫學領域，以及半導體器件制造、壓力包裝和食品工業等領域。由于N₂O性質穩定，對人體沒有明顯毒害作用，長期以來都沒有被看作是污染氣體，因而沒有得到各界的重視。自然活動和生產過程中產生的N₂O一般都不加限制地排入大氣。然而近十幾年來的研究表明，N₂O不僅能嚴重破壞臭氧層，而且具有很強的溫室效應。至此，N₂O對環境的危害引起了人們的廣泛重視。N₂O是《京都議定書》規定的6種溫室氣體(CO₂，N₂O，CH₄，HFC，PFC，SF₆)之一。一般認為，目前大氣溫室氣體成分中N₂O對于地球變暖的貢獻程度僅次于CO₂和CH₄。并且，N₂O在對流層中非常穩定，平均壽命長，其全球變暖潛能值分別是CO₂的310倍，CH₄的15倍。據報道N₂O在大氣中的背景濃度由工業革命前的270ppb增加到2000年的316ppb，并且每年以0.2-0.3％的速率增長。人類活動是造成大氣N₂O濃度增加的主要原因。排放N₂O最主要的工業源包括硝酸、己二酸等脂肪酸生產、化肥生產和用硝酸為氧化劑的工業過程。因此，研究能夠高效脫除硝酸和己二酸等生產過程中產生N₂O的技術和方法具有重要的現實意義。

N₂O催化直接分解技術是將N₂O在催化劑的作用下直接分解為N₂和O₂。由于該方法簡單，費用低，不需要加入還原劑，被認為是消除N₂O的理想方法。目前催化N₂O分解的催化劑主要包括金屬氧化物催化劑，如MnO_x/MgO等(US?5705136)；水滑石衍生復合氧化物，如Rh_0.01Mg_0.71Al_0.28O_1.145(EP?1262224B1)等；尖晶石結構復合氧化物，如CuAl₂O₄(US6723295B1)等；改性分子篩催化劑，如Co-ZSM-5(US?5171553)。其中離子交換鈷分子篩催化劑由于其高N₂O分解活性和抗中毒性(NO、O₂、H₂O)等優點，在治理硝酸或己二酸等生產過程排放的N₂O尾氣方面具有非常高的應用價值和研究意義。尤其是在作者前期的研究中發現離子交換法制備的鈷負載的絲光沸石分子篩(Co-MOR)催化劑具有非常高的催化N₂O分解活性(比Co-ZSM-5高)，并且活性在其他氣體存在下依然保持很高。但是Co-MOR催化劑離子交換度仍然不能達到100％，殘留的羥基質子會造成催化劑在有水存在下失活，穩定性需要進一步提高。另一方面，雖然金屬In在N₂O分解反應中活性很低，但In離子交換催化劑具有非常強的抗水中毒能力，在水蒸汽存在下仍然能夠保持很好的活性。并且，有研究發現In的引入會影響Co在FER分子篩中的化學形態，使其在NO_x還原反應中的活性有所提高。因此本發明通過離子交換第二種金屬In的方法，一方面進一步提高了Co-MOR分子篩離子交換度提高催化劑的穩定性，另一方面結合In離子高穩定性和Co離子高活性的特點，制備了具有更高催化活性和穩定性的Co、In雙金屬負載的MOR分子篩催化劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于工業源排放氧化亞氮消除的鈷銦雙金屬負載的絲光沸石分子篩催化劑(CoIn-MOR)及其制備方法。