[发明专利]负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种新型负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石（PdCu/MZ）及其制备方法与应用，将介孔沸石前驱体煅烧，得到介孔沸石；所述介孔沸石前驱体由铵盐、铝钠氧化物、碳粉与硅酸盐为原料制备得到；将所述介孔沸石与含有钯盐、铜盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石。本发明通过改变沸石的孔道结构，同时负载金属纳米颗粒，有助于提高其纳米复合材料的催化性能，并且本发明沸石在转化甲苯中还展现出极高的抗失活性。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及到一种新型负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石及其制备方法及应用。

背景技术

随着工业和交通的不断发展，挥发性有机化合物(VOCs)的排放量不断增加，造成了许多环境问题，这严重危害人类健康，被认为是全球空气污染的主要原因。其中，甲苯无色，易挥发，它不仅对环境极其有害，而且对人体皮肤和粘膜有刺激性，对人和动物有致癌作用。因此，尽可能多地转化释放出的甲苯气体是全世界面临的一大难题。

近几十年来，沸石材料由于其表面积大、离子交换能力强、吸附能力强、水热稳定性好，且负载贵金属纳米材料后在VOCs催化燃烧中表现出了较高的活性，被广泛应用于甲苯的催化氧化，然而，存在于传统的沸石载体催化剂的微孔，导致烃类分子的低扩散率，从而对反应速率产生负面影响其催化性能可能受到限制，并且现有技术存在制备复杂、原料昂贵等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在低温条件下催化降甲苯气体，并生成无害的水和二氧化碳的无机功能材料，本发明通过改变沸石的孔道结构，同时负载金属纳米颗粒，有助于提高其纳米复合材料的催化性能，并且本发明沸石在转化甲苯中还展现出极高的抗失活性。

为达到上述目的，本发明具体技术方案如下：

一种新型负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石（PdCu/MZ），其制备方法包括以下步骤：

（1）将介孔沸石前驱体煅烧，得到介孔沸石；所述介孔沸石前驱体由铵盐、铝钠氧化物、碳粉与硅酸盐为原料制备得到；

（2）将所述介孔沸石与含有钯盐、铜盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石。

一种转化气体中甲苯的方法，包括以下步骤：

（1）将介孔沸石前驱体煅烧，得到介孔沸石；所述介孔沸石前驱体由铵盐、铝钠氧化物、碳粉与硅酸盐制备得到；

（2）将所述介孔沸石与含有钯盐、铜盐的溶液混合后干燥、煅烧、还原，得到负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石；

（3）将含有甲苯的气体通过负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石，完成气体中甲苯的转化。

本发明中，步骤（1）中，以TPAOH、NaAlO₂、BP2000碳粉和TEOS为原材料，采用水热法制备介孔沸石前驱体，然后将所述介孔沸石前驱体在500～600℃下煅烧成介孔沸石（MZ）。

本发明公开了一种介孔沸石，其制备方法包括以下步骤：以TPAOH、NaAlO₂、BP2000碳粉和TEOS为原材料，采用水热法制备介孔沸石前驱体，然后将所述介孔沸石前驱体在500～600℃下煅烧成介孔沸石。

本发明中，TPAOH、NaAlO₂、BP2000碳粉和TEOS质量比为4.3∶0.05∶2.5∶4.8；所述水热反应的温度为175～185℃，反应的时间为70～75h，优选72h；