[發明專利]一種Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO2脫硝催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710423091.3
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN108993579A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 曲虹霞;遲斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J29/46
• 分類號: B01J29/46;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種Fe?ZSM?5@Ce/meso?SiO₂脫硝催化劑及其制備方法。所述的脫硝催化劑以Fe?ZSM?5為核相，經修飾后在其表面包覆介孔二氧化硅殼層，再通過浸漬Ce對殼層改性，制得具有微?介孔結構的Fe?ZSM?5@Ce/meso?SiO₂。本發明的Fe?ZSM?5@Ce/meso?SiO₂催化劑由于核層和殼之間的協同作用，Ce/meso?SiO₂可以將部分NO氧化為NO₂，促進快速SCR反應的進行，核殼結構分子篩Fe?ZSM?5@Ce/meso?SiO₂的SCR活性更高，在低溫區210?330℃表現出更好的NO_x轉化率。本發明的Fe?ZSM?5@Ce/meso?SiO₂催化劑在選擇性催化還原NO_x中具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于選擇性催化劑的制備技術領域，具體涉及一種Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO₂脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術

選擇性催化還原SCR技術是目前有效的NO_x治理技術。其中，過渡金屬/稀土金屬摻雜ZSM-5分子篩催化劑由于優良的催化活性和環境友好性引起了廣泛的關注，如Fe-ZSM-5，Cu-ZSM-5，Mn-ZSM-5，Co-ZSM-5，Ce-ZSM-5。相對其他金屬而言，Fe-ZSM-5具有成本低廉、環境友好、寬溫區等優點。通常，Fe-ZSM-5通過浸漬法、離子交換法和原位水熱法制備，制備方法不同，Fe物種的存在形式也不一樣。離子交換和浸漬法制備的催化劑中活性組分主要以Fe_xO_y簇及Fe₂O₃氧化物顆粒等形式存在，而原位合成的Fe-ZSM-5中，鐵主要以孤立的Fe和低聚Fe氧化物存在，活性組分高度分散在孔道中或存在于ZSM-5骨架中，從而表現出更高的活性和穩定性，有效避免了高溫下納米顆粒的團聚現象。

在長期高溫水熱條件下，硅鋁分子篩的Bronsted酸性位(Al-OH)最易受到H₂O汽進攻導致骨架的坍塌直至被完全分解為SiO₂和Al(OH)₃，分子篩會出現脫鋁現象而失活。杜等合成的Fe-ZSM-5@silicalite-1(T.Du,et al.,Synthesis,activity and hydrophobicityof Fe-ZSM-5@silicalite-1for NH₃-SCR,Chemical Engineering Journal,2015(262):1199-1207)由于其具有疏水性殼層，可有效的避免脫鋁現象，提高催化劑抗水性，但低溫區催化活性不高。

發明內容

針對現有的Fe-ZSM-5存在的抗水抗硫性較差、低溫區催化性能差的不足，本發明提供了一種Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO₂脫硝催化劑及其制備方法。所述方法制得的具有功能化殼層的Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO₂脫硝催化劑，其抗水抗硫性顯著提高，且具有較高的低溫SCR活性。

本發明的技術方案如下：

一種Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO₂脫硝催化劑的制備方法，通過在Fe-ZSM-5表面包覆meso-SiO₂殼層，后用浸漬法制備出核殼結構的Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO₂催化劑，具體步驟如下：

步驟1，Fe-ZSM-5的修飾：按Fe-ZSM-5與聚二烯二甲基氯化銨(PDDA)的質量比為5:2～5:4，將Fe-ZSM-5加入到PDDA的鹽溶液中，得到的混合液在50～90℃水浴下攪拌混合均勻，離心，洗滌，干燥后即得修飾后的Fe-ZSM-5；