[發明專利]一種用于脫除NOx的Fe-beta分子篩及其合成方法和應用

有效

• 申請號: 202010777128.4
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111943222B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 王闖;徐敏;王榮海;周彤;程鴻魁;胡曉倩
• 申請（專利權）人: 正大能源材料（大連）有限公司
• 主分類號: C01B39/06
• 分類號: C01B39/06;C01B39/44;B01J29/76
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種用于脫除NOx的Fe?beta分子篩合成方法，包括以下步驟：將硅源、有機模板劑、無機堿、鋁源與部分鐵源依次分散到水中，攪拌形成均勻初始凝膠混合物；將初始凝膠置于高溫高壓反應釜中升至要求溫度進行老化反應，老化結束后，通過在線加料裝置原位加入剩余鐵源，升至晶化溫度后進行晶化反應；晶化結束后過濾、洗滌至濾餅呈中性，重新分散到含有一定濃度草酸或草酸銨溶液中，升至要求溫度進行反應；反應結束，分離所得混合物，洗滌、干燥、焙燒，得到Fe～beta分子篩。本發明的一種用于脫除NOx的Fe?beta分子篩及其合成方法和應用，既能提高Fe?beta分子篩中鐵的含量，且鐵物種以單體鐵的形式存在，減少鐵氧化物團簇的形成，使得制備的Fe?beta具有優異的NOx脫硝活性。

技術領域

本發明涉及一種用于脫除NOx的Fe-beta分子篩及其合成方法和應用，屬于分子篩合成與應用技術領域。

背景技術

氮氧化物(NOx)排放是造成大氣污染的主要成因之一，移動源尤其是柴油車尾氣排放的NOx隨著機動車保有量的增加，已經成為NOx排放的主要來源，全球各國紛紛推出嚴格的NOx排放控制法規。NOx選擇性催化還原技術(NH₃-SCR)成為解決柴油車尾氣排放控制最有效的技術路線。分子篩具有大的比表面積、規則的孔道結構、較高的熱穩定性和水熱穩定性，作為載體材料，負載Fe、Cu等組分制備的催化劑具有良好的脫硝性能。

beta分子篩具有三維十二元環孔道結構，大量研究表明Fe改性的beta分子篩具有較寬的脫硝活性窗口，中高溫活性高，N₂選擇性好，是一類優良的脫硝催化劑。專利CN107029781 A公布了一種采用液態離子交換-浸漬方式引入Fe和Ce制備改性beta，具有低溫脫硝活性高、水熱穩定性好的特點。Iwasaki(Applied Catalysis B-Environmental,2011,102(1-2):302-309)采用化學氣相沉積法制備了不同分子篩負載Fe活性組分催化劑，與ZSM-5、FER、ITL、MOR相比，Fe-beta具有最高的脫硝活性。Mauvezin(Catal.Lett.1999,62,41)發現Fe改性beta催化NH₃還原N₂O反應活性優于Fe-ZSM-5。

對分子篩進行金屬改性的方法主要有液態離子交換(J.Catal.2001,202,156，Catal.Comm 3(2002)385-389)、固相離子交換、化學氣相沉積、一步法合成金屬改性分子篩。不同的制備方法影響金屬的負載量、活性組分的存在形態，從而影響催化反應的性能。液相離子交換法重復性略差，且負載量受限，一般低于3％(Catal.Lett.52(1998)13，J.Catal.190(2000)384)，而化學氣相沉積法要求鐵源為含鐵有機化合物。一步法合成Fe-beta，通常實際進入骨架的Fe含量很低，或者通過含氟體系來提高骨架鐵含量。專利CN105253895 A公布了一種骨架中高含量Fe的beta分子篩及其制備方法，以鐵配合物為鐵源，四乙基氫氧化銨陽離子為模板劑，一步法合成Fe-beta，骨架Fe含量達到3-8wt％。

為了獲得具有高NOx脫除活性的Fe-beta，通常要求鐵含量不能太低，且鐵物種以單體鐵形式存在，避免鐵氧化物團簇的形成。現有技術中Fe-beta分子篩合成方法不能夠達到上述要求，因此亟需一種Fe-beta分子篩合成方法來解決上述技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的缺陷，提供一種用于脫除NOx的Fe-beta分子篩及其合成方法和應用，既能提高Fe-beta分子篩中鐵的含量，且鐵物種以單體鐵的形式存在，減少鐵氧化物團簇的形成，使得制備的Fe-beta具有優異的NOx脫硝活性。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種用于脫除NOx的Fe-beta分子篩合成方法，包括以下步驟：

將硅源、有機模板劑、無機堿、鋁源與部分鐵源依次分散到水中，攪拌形成均勻的初始凝膠混合物；