[發明專利]一種金屬離子改性的多級孔沸石納米吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610061398.9
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN107008227B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 周曉霞;陳航榕;胡長青;華家本;施劍林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所;四川綿陽華元航升環保科技有限公司
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 31261 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種金屬離子改性的多級孔沸石納米吸附劑及其制備方法，所述金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑中金屬以離子和/或以氧化物的形式高度分散于多級孔沸石骨架和介孔孔道中。本發明的金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑，相比于現有吸附材料，其優點在于:多級孔沸石納米吸附劑具有高的比表面積，大于500m²/g，有助于活性組分的高度分散；改性的多級孔沸石通過本征酸性和金屬離子/氧化物協同吸附氣體污染物；改性的多級孔沸石不僅可以吸附低濃度的CO和C₃H₈，也可以吸附高濃度的CO和C₃H₈；此吸附劑不含貴金屬，成本低，并可通過熱處理重復使用。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及一種金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑及其制備方法，具體涉及用于半封閉空間(隧道、停車場等)以及柴油車尾氣凈化的一種高效去除低濃度和高濃度CO和HC化合物的吸附劑及其制備方法。

背景技術

城市半封閉空間以及柴油車排放的廢氣含有大量的CO和HC化合物，它們嚴重影響著我們的居住環境和人類健康。因此，隨著公眾對高質量環境的呼吁，這些污染物氣體的高效處理凈化勢在必行。通常，對于城市半封閉空間以及柴油車排放的廢氣主要是依靠吸附催化將其去除，材料發揮催化效果的前提首先是有效吸附污染物氣體。因此，開發出具有高效吸附氣體污染物的吸附劑材料是一項有意義的工作。一般來講，城市半封閉空間，如隧道，停車場等排放的廢氣濃度都比較低，而柴油車尾氣排放的廢氣濃度相對比較高。由于熱力學和動力學的相互影響，使一種材料同時實現低濃度和高濃度有害氣體的去除是非常困難的。

吸附材料一般是采用氧化鋁，氧化硅等高比表面積的氧化物，通常只是起到分散活性組分的作用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種金屬改性的多級孔沸石分子篩吸附劑，不僅能夠在常溫下實現低濃度和高濃度CO和C₃H₈有效吸附，并且具有重復使用性能。

為了達到這個目的，本發明提供了一種金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑，所述金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑中金屬以離子或/和以氧化物的形式高度分散于多級孔沸石骨架或/和介孔孔道中。

在這里，我們用金屬改性的多級孔沸石作為吸附材料，其高的比表面積起到高度分散活性組分的作用，從而可以高效的接觸氣體污染物；同時位于沸石骨架中以及介孔孔道中的金屬離子和/或金屬氧化物，作為活性組分可以有效吸附常溫污染物氣體；同時沸石的本征酸性也是一種活性組分，起到改善材料常溫吸附性能的作用，從而使得金屬改性的多級孔沸石在吸附催化領域方面展現出優異的催化性能。

較佳地，所述多級孔沸石可以為ZSM-5、Beta、TS。介孔孔徑優選為2-30nm，Si與Al摩爾比優選為20～40；更優選地，所述多級孔沸石介孔孔徑為3-7nm，Si/Al＝25。

多級孔沸石是高度分散的，且顆粒尺寸小于500nm。較佳地，顆粒尺寸為300-400nm。

所述金屬為Mg、K、Ca、Na、Mn中的至少一種，優選為Mg。

較佳地，金屬負載量為2wt％-15wt％。優選為5wt％-10wt％。

本發明還提供了一種金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑的制備方法，包括：

(1)將氯化鉀、硅源、鋁源、金屬鹽加入水中配制成混合溶液，然后加入結構導向劑，使硅源、鋁源和金屬鹽在堿性條件下發生水解縮聚反應；

(2)加入介孔模板劑，經過水熱晶化處理后離心水洗收集產物，然后在550-600℃下焙燒得到所述金屬改性的多級孔沸石納米吸附劑。