[發明專利]一種分解一氧化二氮的雙金屬負載分子篩催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310001090.1
• 申請日: 2013-01-02
• 公開（公告）號: CN103055934A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 李英霞;孫寶盛;陳標華;張潤鐸;何淼
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J29/78
• 分類號: B01J29/78;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

本發明涉及一種分解一氧化二氮的負載雙金屬分子篩催化劑的制備及應用，可以用于含高濃度一氧化二氮的己二酸尾氣處理,并且該催化劑在長期高溫下仍保持良好的穩定性和催化活性。

背景技術

N₂O的全球增暖潛能（GWP）是CO₂的310倍，在大氣層中能轉化成NOx形成酸雨，是一種嚴重危害環境的污染氣體。己二酸工藝中產生大量的副產物N₂O，每生產1t己二酸約產生0.27tN₂O,其排放量約占全球N₂O排放總量的10%。

目前基于各種各樣以金屬氧化物為活性成分的N₂O分解催化劑已有不少報道,這些氧化物包括如氧化鈰，氧化鈷，氧化銅，氧化鉻，二氧化錳等，基于分子篩載體的金屬氧化物和與過渡金屬離子交換的分子篩催化劑的文獻和專利也有公開。

專利CN128132A公開了一種用于催化降低氣體中一氧化二氮含量的鎂堿分子篩/鐵基催化劑及其制備方法和應用。該催化劑由鎂堿分子篩和鐵交換而得，可在較低溫度下操作，主要用于處理N₂O含量低的氣體，特別是硝酸生產車間產生的氣體。專利CN1658956A公開了一種用于降低氣體中N₂O和NO_X含量的方法。該方法采用負載Fe改性分子篩，但其同樣主要用于硝酸生產過程中產生的低含量N₂O尾氣(1500ppm)的處理。專利CN200910136205.1采用鐵離子和貴金屬離子對分子篩進行改性以期降低催化劑的活性溫度，大部分催化劑的研究目的是在保證N₂O分解率的同時降低催化劑的活性溫度。

但是己二酸中N₂O的濃度高達38%，并且N₂O的催化分解是強放熱反應，所以處理高濃度的己二酸尾氣中的N₂O時，高溫容易造成催化劑催化活性快速降低，這就需要一種在長期高溫下仍保持良好的穩定性和催化活性的新型催化劑。

發明內容

本發明提出一種分解N₂O的雙金屬負載分子篩催化劑的制備，該催化劑在長期高溫下，分解高濃度N₂O時仍保持高活性和穩定性，可以用于己二酸尾氣處理中的一氧化二氮的分解。

本發明提供的分子篩催化劑，是在Beta分子篩上負載金屬離子鐵和釩得到的改性分子篩。單純負載鐵離子的Beta分子篩具有良好的活性和穩定性，但經過長時間高溫煅燒之后Fe-Beta分子篩活性有所降低，經研究表明催化劑失活的原因是活性中心Fe離子狀態的變化。因此本發明目的是提供一種高溫穩定性更好的新型催化劑。

本發明提供的分子篩催化劑的制備方法，將鐵源、釩源、Beta分子篩、水混合，在60-100℃下攪拌4-10小時。產物經過濾、洗滌烘干，然后與粘合劑、膠溶劑、助擠劑混合擠壓形成。最后樣品在550℃空氣氣氛中焙燒4-6小時，得到本發明所制備的含有Fe和V的雙金屬分子篩催化劑。其中鐵離子的負載量為0.01%-4%（鐵元素與分子篩的質量比），釩離子的負載量為0.01%-3%（釩元素與分子篩的質量比）。?

上述的Beta分子篩為工業生產的分子篩，SiO₂/Al₂O₃質量比為10-200，優選10-80。

所述的鐵源選自硝酸鐵、草酸鐵、氯化鐵中的一種；

所述的釩源為偏釩酸銨。

上述方法中在改性過程，鐵離子與釩離子的負載采用離子交換法、浸漬法、旋蒸法，優選離子交換法和浸漬法。離子交換的溫度為60-100℃；時間為4-8小時；浸漬改性的溫度為60-100℃，時間為6-10小時；其中鐵離子的負載量為0.01%-4%，優選0.5%-2%，釩離子的負載量為0.01%-3%，優選0.05%-1%。

經本發明處理后的分子篩可直接用作催化劑，但優先用公知的方法將分子篩粉末與無機氧化物粘合劑如氧化鋁、硅石，硅石/氧化鋁或天然粘土混合成型。最終的催化劑中分子篩含量為50%～99％(重量)。優選分子篩含量在60%～80％(重量)之間，優選的粘合劑是氧化鋁。混合物可用本領域公知的方法成型。形狀通常是條形、球形或環形。

發明效果