[發明專利]用于N2O直接催化分解的整體式BEA分子篩催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210223811.9
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102921454A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張潤鐸;李英霞;陳標華;劉寧
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及了一種用于N₂O直接催化分解的整體式BEA分子篩催化劑的制備方法，屬于化學化工技術和環境保護領域，是一種治理大氣污染，減少溫室氣體排放，特別是減少己二酸尾氣中N₂O排放的方法。

背景技術

N₂O是一種主要的溫室氣體，其溫室效應是CO₂的310倍，而且由于其在自然界中非常穩定，N₂O還會破壞大氣中的臭氧層，產生酸雨。N₂O的主要來源是人類的工業生產活動，其中己二酸尾氣中含有大量的N₂O，其N₂O排放量占全球N₂O排放總量的10％。為了使人類免受氣候變暖的威脅，1997年12月，在日本京都簽訂的《京都議定書》規定將二氧化碳和氧化亞氮（N₂O）等主要溫室氣體作為減排的目標。因此，探討如何治理來自于人類活動中所產生的N₂O將具有十分重要的工業和環境意義。現階段處理N₂O的方法有四種，分別是催化分解法、熱分解法、還原焰處理法和將N₂O作為氧化劑來生產化學品等四個方法。其中，N₂O催化分解法由于其高效、易操作、且不產生二次污染等特點成為人們關注的焦點。目前用于N₂O催化分解反應的催化劑大致可以分為以下幾類：（1）分子篩催化劑；（2）水滑石熱分解產物催化劑；（3）稀土氧化物和氧化物；（4）復合金屬氧化物。其中，分子篩催化劑，由于其制備成本低廉，催化活性及熱穩定性高，得到了廣泛的研究。目前，該領域的研究主要集中在發達國家，如美國、日本、德國、荷蘭、意大利、俄羅斯和法國等。國內在N₂O催化分解技術的研究方面比較晚，在2000年后，中科院大連化學物理研究所、中科院蘭州化物所、中科院環境生態中心、和浙江大學等單位相繼開展了N₂O催化分解的研究工作，并在分子篩催化劑和金屬氧化物催化劑方面取得了較大的進展（CN101450322，CN101204657，CN101357336，CN101612572，CN102350370，CN1958130）。

然而，上述專利技術，只是著重研究開發催化劑原粉的制備技術。實際應用中的催化劑必須是具有一定結構的整體式催化劑。目前為止，我國工業上采用的N₂O催化分解整體式催化劑主要引進國外技術，如中國遼陽石化分公司采用BASF公司的催化劑，安徽淮化股份有限公司采用Johsonn?Matthey公司的催化劑，河南神馬尼龍化工有限責任公司采用Invista公司的催化劑等。研究出具有自主知識產權且具有實際工業應用價值的N₂O催化分解整體式催化劑制備技術，是國內廣大科研工作者的共同目標和任務。

堇青石作為一種廣泛應用的整體式催化劑載體，其熱膨脹系數幾乎為零，在反應溫度急劇變化的條件下仍能夠保持相對穩定的結構和力學性能。本發明采用涂覆法，將改性BEA分子篩通過硅溶膠、鋁溶膠負載于堇青石上。其中負載的改性分子篩為具有高N₂O催化分解活性和熱穩定性的Fe-BEA，Co-BEA分子篩，從而確保了整體式分子篩催化劑的高活性和熱穩定性，而且本發明具有制備工藝簡單，生產周期短，可調控性強，制備成本低廉的特點。因此，以堇青石為載體，采用涂覆法制備分子篩整體式催化劑具有廣闊的工業應用前景。

發明內容

本發明針對N₂O催化分解過程，提出一種用于N₂O催化分解的整體式BEA分子篩催化劑的制備技術。該技術采用涂覆法將經過過渡金屬（Fe、Co）改性的BEA分子篩負載于堇青石載體上。研究表明該整體式催化劑可以在較低反應溫度下實現高效率的分解N₂O，具有較高的催化活性和選擇性，并且原料簡單，成本低廉，無副產物，無污染，具有工業應用價值。

用于N₂O直接催化分解的整體式BEA分子篩催化劑的制備方法，其特征在于：選用硅溶膠匹配Co-BEA分子篩負載于堇青石上，選用鋁溶膠匹配Fe-BEA分子篩負載于堇青石上。

其中：Fe-BEA、Co-BEA分子篩的SiO₂/Al₂O₃摩爾比為25-100，Fe，Co占分子篩總質量的1-3%。