[發明專利]新型鐵錳二組分催化劑及其用于過氧化氫分解的催化工藝

在審

• 申請號: 201810463124.1
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108554442A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 林旭鋒;席燕燕;陳碧麗;蔡文金;肖健美
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J29/16
• 分類號: B01J29/16;B01J29/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于催化與化工領域，涉及一種微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑的制備方法，以及微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑用于過氧化氫催化分解的反應工藝。其中，催化劑的制備方法包括以下步驟：一、固液混合物配制；二、離子交換過程；三、氣相沉積前的材料填裝；四、第一次熱處理；五、第二次熱處理；六、第三次熱處理。本發明所涉及鐵錳二組分催化劑制備工藝具有原料無(低)毒、環境友好、操作安全、步驟簡單、成本低的特點；通過本發明所提供的制備工藝得到的微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑，可用于過氧化氫分解反應的催化，催化活性較優；本發明的催化劑還具有易于與反應系統分離，可再生性強的優點。

技術領域

本發明屬于催化與化工領域，涉及一種新型鐵錳二組分催化劑及其用于催化過氧化氫分解的反應工藝，具體地，涉及一種微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑的制備方法，以及微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑用于過氧化氫催化分解的反應工藝。

背景技術

催化劑的催化性能問題往往是眾多涉及化學反應的生產、環保等過程的核心技術問題之一。從實際使用的角度上看，應用型催化劑常常存在為固體顆粒或者粉末狀態的固體材料；而其中，將催化劑的活性金屬組分負載在催化劑載體上，形成負載型金屬催化劑是最常見的形式之一。活性組分種類數超過1種的負載型催化劑，稱為負載型多組分催化劑，其在應用中常受重視。鐵、錳作為地殼中儲量較大的過渡金屬元素，又具有較多可變價態，適合于多種催化反應類型，因此負載型鐵或錳，或者鐵錳二組分催化劑的較大研發價值。

過氧化氫分解是一種既具有科學研究價值，也具有實際應用價值的反應，其常常在有機物降解、選擇性氧化、航天飛行器推進劑中應用。作為催化活性組分的鐵以及錳對于該反應都具有值得關注的催化活性。然而現有技術資料中對于負載型鐵錳二組分催化劑的制報道備不多，方法有限，同時人們對其在過氧化氫分解的催化應用上缺乏了解。較接近的技術資料中，田含晶、張濤等人（催化學報，2000，21(6)：600-602）報道使用錳鉛復合催化劑催化過氧化氫分解，具有較高催化分解性能。然而鉛的毒性可能限制相關催化劑的廣泛應用。

由于催化劑的催化性能與其制備的工藝過程以及參數密切相關，因此開發新型的負載型鐵錳二組分催化劑制備方法，尤其是綠色低成本方法對于本領域具有重要意義。同時，認知相關催化劑在催化過氧化氫分解上的性能也具有重要意義。

發明內容

為克服現有技術存在的問題，本發明提供一種用于過氧化氫催化分解的鐵錳二組分催化劑的制備方法以及催化應用方法。其中鐵錳二組分催化劑為微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑，其制備方法中包含離子交換以及一種新型的氣相沉積工藝，該方法原料無(低)毒、環境友好、操作安全、步驟簡單、成本低。同時該方法所制得的微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑，能表現出較優的過氧化氫分解催化性能。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種新型鐵錳二組分催化劑及其用于催化過氧化氫分解的反應工藝，包括微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑的制備方法，以及微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑用于過氧化氫催化分解的反應工藝。

上述微孔分子篩負載鐵錳二組分催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、固液混合物配制；具體方法如下：

將一定量的微孔分子篩與錳鹽水溶液混合，形成固液混合物，并使得該混合物具有如下物質質量配比：

水溶液中水的質量是微孔分子篩質量的10 ~100倍之間；水溶液中所含錳元素的質量是微孔分子篩質量的0.02~1倍之間；

其中，微孔分子篩是FAU型、MFI型微孔分子篩中的一種，或者上述兩種以任意比例進行混合；

其中，錳鹽是硫酸錳、氯化錳、硝酸錳以及它們任意形式的水合物中的一種，或者幾種以任意比例混合；

步驟二、離子交換過程；具體方法如下：