[发明专利]一种分解一氧化二氮的双金属负载分子筛催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分解一氧化二氮的负载双金属分子筛催化剂的制备及应用，可以用于含高浓度一氧化二氮的己二酸尾气处理,并且该催化剂在长期高温下仍保持良好的稳定性和催化活性。

背景技术

N₂O的全球增暖潜能（GWP）是CO₂的310倍，在大气层中能转化成NOx形成酸雨，是一种严重危害环境的污染气体。己二酸工艺中产生大量的副产物N₂O，每生产1t己二酸约产生0.27tN₂O,其排放量约占全球N₂O排放总量的10%。

目前基于各种各样以金属氧化物为活性成分的N₂O分解催化剂已有不少报道,这些氧化物包括如氧化铈，氧化钴，氧化铜，氧化铬，二氧化锰等，基于分子筛载体的金属氧化物和与过渡金属离子交换的分子筛催化剂的文献和专利也有公开。

专利CN128132A公开了一种用于催化降低气体中一氧化二氮含量的镁碱分子筛/铁基催化剂及其制备方法和应用。该催化剂由镁碱分子筛和铁交换而得，可在较低温度下操作，主要用于处理N₂O含量低的气体，特别是硝酸生产车间产生的气体。专利CN1658956A公开了一种用于降低气体中N₂O和NO_X含量的方法。该方法采用负载Fe改性分子筛，但其同样主要用于硝酸生产过程中产生的低含量N₂O尾气(1500ppm)的处理。专利CN200910136205.1采用铁离子和贵金属离子对分子筛进行改性以期降低催化剂的活性温度，大部分催化剂的研究目的是在保证N₂O分解率的同时降低催化剂的活性温度。

但是己二酸中N₂O的浓度高达38%，并且N₂O的催化分解是强放热反应，所以处理高浓度的己二酸尾气中的N₂O时，高温容易造成催化剂催化活性快速降低，这就需要一种在长期高温下仍保持良好的稳定性和催化活性的新型催化剂。

发明内容

本发明提出一种分解N₂O的双金属负载分子筛催化剂的制备，该催化剂在长期高温下，分解高浓度N₂O时仍保持高活性和稳定性，可以用于己二酸尾气处理中的一氧化二氮的分解。

本发明提供的分子筛催化剂，是在Beta分子筛上负载金属离子铁和钒得到的改性分子筛。单纯负载铁离子的Beta分子筛具有良好的活性和稳定性，但经过长时间高温煅烧之后Fe-Beta分子筛活性有所降低，经研究表明催化剂失活的原因是活性中心Fe离子状态的变化。因此本发明目的是提供一种高温稳定性更好的新型催化剂。

本发明提供的分子筛催化剂的制备方法，将铁源、钒源、Beta分子筛、水混合，在60-100℃下搅拌4-10小时。产物经过滤、洗涤烘干，然后与粘合剂、胶溶剂、助挤剂混合挤压形成。最后样品在550℃空气气氛中焙烧4-6小时，得到本发明所制备的含有Fe和V的双金属分子筛催化剂。其中铁离子的负载量为0.01%-4%（铁元素与分子筛的质量比），钒离子的负载量为0.01%-3%（钒元素与分子筛的质量比）。 

上述的Beta分子筛为工业生产的分子筛，SiO₂/Al₂O₃质量比为10-200，优选10-80。

所述的铁源选自硝酸铁、草酸铁、氯化铁中的一种；

所述的钒源为偏钒酸铵。

上述方法中在改性过程，铁离子与钒离子的负载采用离子交换法、浸渍法、旋蒸法，优选离子交换法和浸渍法。离子交换的温度为60-100℃；时间为4-8小时；浸渍改性的温度为60-100℃，时间为6-10小时；其中铁离子的负载量为0.01%-4%，优选0.5%-2%，钒离子的负载量为0.01%-3%，优选0.05%-1%。

经本发明处理后的分子筛可直接用作催化剂，但优先用公知的方法将分子筛粉末与无机氧化物粘合剂如氧化铝、硅石，硅石/氧化铝或天然粘土混合成型。最终的催化剂中分子筛含量为50%～99％(重量)。优选分子筛含量在60%～80％(重量)之间，优选的粘合剂是氧化铝。混合物可用本领域公知的方法成型。形状通常是条形、球形或环形。

发明效果