[发明专利]一种多级孔道结构分子筛脱硝催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种多级孔道结构分子筛脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤，S1：对碳纳米管进行酸化处理；S2：制备多级结构ZSM‑5分子筛；S3：制备H型ZSM‑5分子筛；S4：制备多级孔道结构ZSM‑5脱硝催化剂；本发明通过变温水热晶化法，合成ZSM‑5分子筛，有效引入均匀的多级孔道，并通过浸渍法将Mn、Ce负载在多级孔道分子筛上，解决了普通分子筛孔道小，大直径分子进入孔道困难，孔道内形成的大分子不能快速溢出，容易积炭，导致催化效果低，容易失活等问题，同时提高了催化剂的稳定性，提高了分子筛催化剂的脱硝催化效率及抗硫性能，提高了NOx去除率，同时催化剂使用时间可延长一倍，提高了催化剂的使用效率。

技术领域

本发明涉及一种多级孔道结构分子筛脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气中主要的污染物。NOx的大量排放会给人类的身体健康、生活活动和自然生态环境带来严重的危害，包括对人体的致毒作用、形成的酸雨或酸雾对植物的损害作用、与碳氢化合物形成光化学烟雾对臭氧层的破坏等。因此，对烟气进行脱硝以及开发高效的脱硝催化剂显得至关重要。沸石分子筛以及改性分子筛是目前研究比较活跃的一类催化剂，具有较宽的活性温度窗口、较高的催化活性和较好的热稳定性等优点，近年来受到大量关注。

目前，用于脱硝的传统ZSM-5分子筛具有微孔结构，但这种微孔结构的分子筛催化作用并不理想，不利于大分子反应物进入活性位点，也不利于反应物、中间产物、目标产物的流通，容易造成转化率降低以及焦炭沉积，制约了它在大分子催化转化中的应用。如果能够采取一定方法缩短分子筛扩散路径，提高孔道大小，即可推动分子筛在催化方向的新发展。此外，催化剂中的活性组分常常会因为团聚成团簇或大纳米粒子而导致其无法均匀地分散在催化剂表面，进而造成催化活性降低，影响脱硝效果，所以实现催化剂中活性组分的高度分散尤为重要。

多级孔道分子筛通过同时加入微孔结构和介孔结构的导向剂，获得了兼具微孔和介孔的结构，可以结合微孔分子筛的可调变酸性、良好水热稳定性和介孔材料的优异传质扩散性能等优点。且在不需要任何的化学改性的情况下，孔径的增大有助于催化活性的提高且大大减少催化剂表面焦炭的沉积。

过渡金属Ce、Mn具有多种可变价态，具有较强的氧化还原性能，Mn基分子筛催化剂在催化反应中表现出良好的低温脱硝活性，Ce有优良的储氧能力，展现了很强的应用潜力。所以研制Ce、Mn负载的多级孔道的分子筛并研究其在脱硝催化剂领域的应用是非常有意义的。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种多级孔道结构分子筛脱硝催化剂的制备及其在脱硝方面的应用。通过采用四丙基氢氧化铵为模板剂，碳纳米管为第二模板，通过变温水热晶化法，合成ZSM-5分子筛，有效引入均匀的多级孔道，并通过浸渍法将Mn、Ce负载在多级孔道分子筛上，解决了普通分子筛孔道单一，催化性能不佳的问题。

一种多级孔道结构分子筛脱硝催化剂的制备方法，包括S1：对碳纳米管进行酸化处理；

S2：制备多级结构ZSM-5分子筛；

称取重量份为260-390份四丙基氢氧化铵加入到水中，搅拌均匀，加入重量份为5-8份异丙醇铝并搅拌至溶解，逐滴加入重量份为160-250份正硅酸乙酯，室温下搅拌16-24h后加入重量份为8-12份S1中酸化处理的碳纳米管，继续搅拌10-12h，陈化2-4h，然后将合成液转移至高压釜中，密封，在170℃晶化20-24h，再于100℃晶化20-24h，最后再升温至170℃继续晶化20-24h，晶化结束后，冷却至室温，将合成的产物反复洗涤至滤液pH为9-10，100℃烘干，于500-550℃下焙烧6-8h，得到多级结构ZSM-5分子筛；

S3：制备H型ZSM-5分子筛；

将S2中制备的多级结构ZSM-5分子筛用1mol/L的硝酸铵溶液进行离子交换，再经洗涤、干燥后，再升温至500-550℃焙烧6-8h，得到H型分子筛；