钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钴改性ZSM‑5沸石分子筛催化剂及制备方法，涉及催化剂制备技术领域。这种钴改性ZSM‑5沸石分子筛催化剂，包括ZSM‑5沸石分子筛和钴元素。制备方法是先将硝酸钴溶液浸渍于ZSM‑5中，在75℃～85℃下搅拌24小时；然后在115℃～125℃下烘干3.5～4.5小时；接着在540℃～560℃下高温焙烧3.5～4.5小时；最后自然冷却至室温即得。本发明专利技术解决了在低温环境下催化NOx还原为N2的问题，NOx转化率较高，反应速率比在高温时快，安全无生物毒性。

Cobalt modified ZSM-5 zeolite molecular sieve catalyst and preparation method thereof

The invention discloses a cobalt modified ZSM 5 zeolite molecular sieve catalyst and preparation method thereof, and relates to the technical field of catalyst preparation. The 5 cobalt modified ZSM zeolite molecular sieve catalyst, including ZSM 5 zeolite molecular sieve and cobalt. The preparation method is first impregnated with cobalt nitrate solution ZSM 5, at 75 to 85 DEG C under stirring for 24 hours; then in the 115 to 125 DEG C under dry for 3.5 to 4.5 hours; then in the 540 to 560 DEG C under high temperature baking for 3.5 to 4.5 hours; the last is cooled to room temperature. The invention solves the problem that the catalyst NOx is reduced to N2 under the low temperature environment, the conversion rate of NOx is higher, the reaction rate is faster than that at high temperature, and the safety is not biological toxicity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂制备
，尤其是一种应用于SCR脱硝技术的钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂及制备方法。
技术介绍
选择性催化还原技术（selectivecatalyticreduction,SCR）是目前最有望应用于氮氧化物（NOx）脱销的技术之一。这种SCR技术是指在催化剂的作用下，外加还原剂或者排气中的还原物质选择性的将NOx还原为N2，而避免发生还原剂的非选择性氧化反应的技术。具体过程是NH3（还原剂）在一定温度和催化剂的作用下，把排气中的NOx还原为N2。所以，SCR技术的核心就是催化剂。目前应用的催化剂一般是以TiO2为载体，以V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3为活性组分的钒系催化剂，反应温度在280℃～420℃左右，这时NOx的转化率较高，但是280℃的起始温度高于汽车冷启动时最高仅为250℃的温度，在这低于280℃的范围内NOx的转化率低，因此，这种钒系催化剂存在活性温度范围相对较窄的缺陷；这种缺陷还产生以下不足：1.要把反应温度保持在280℃～420℃，反应设备等各方面成本会比较高；2.由于该催化剂体系中含有有毒物质钒，在长期高温使用过程中易发生脱落，进入到环境中具有很大的生物毒性，而且会在生物体内富集。所以要寻找活性温度范围较宽尤其适合低温的安全的催化剂。
技术实现思路
本专利技术所提供的一种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂及制备方法，它能解决在低温环境下催化NOx还原为N2的问题，NOx转化率较高。为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：这种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂，包括ZSM-5沸石分子筛，还含有占所述ZSM-5沸石分子筛质量分数0.5%～12.5%的钴元素。上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述钴元素均匀的分散在ZSM-5沸石分子筛表面或者孔道内。这种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：A、将硝酸钴溶液浸渍于ZSM-5中，在75℃～85℃下搅拌24小时；B、然后在115℃～125℃下烘干3.5～4.5小时；C、将步骤B所得在540℃～560℃下高温焙烧3.5～4.5小时；D、将步骤C所得自然冷却至室温即得。进一步的：所述硝酸钴溶液中硝酸钴的质量为ZSM-5质量的1.5%～39%。进一步的：将步骤D所得催化剂粉碎至20～40目。由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：1、分子筛催化剂具有很好的吸附性能和灵活性，在负载不同金属的情况下，催化剂的活性就会发生相应改变，使得活性温度可控。本专利技术中游离状态的钴元素能很好的负载在ZSM-5沸石分子筛载体上，其中部分Co2+与ZSM-5分子筛中立体交叉位上和通道内的H+发生交换，进入ZSM-5骨架结构，剩余Co离子以CoOx的形式存在，二者都是NH3选择催化还原NOx的活性组分；首先是空气中的O2与Co2+发生氧化还原反应生成Co3+；当NOx与O2共存时，与Co3+生成吸附状态的Co3+-NOx，然后Co3+-NOx与NH3反应生成N2和H2O，同时Co3+还原为Co2+；其中处于交换位上的Co2+通常在180℃～300℃的温度范围内起催化作用，NOx的转化率最高能达99%，而剩余以CoOx的形式存在的Co离子通常在大于300℃的温度范围内起催化作用，NOx的转化率最高能达99.1%。所以本专利技术钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂起催化脱销作用的活性温度范围较宽，在小于300℃的温度范围内能使NOx的转化率保持较高水平。2、在本专利技术的催化剂的催化还原作用下，在低温环境下NOx的转化速率最高能比高温环境下的最高转化速率快14～17倍。3、本专利技术的催化剂比较安全，不具有生物毒性。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详述：实施例一：这种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂，以ZSM-5沸石分子筛为载体，含有占所述ZSM-5沸石分子筛质量分数0.5%的钴元素作为活性成分，钴元素以游离状态均匀的分散在ZSM-5沸石分子筛表面或者孔道内。制备方法如下：A、将硝酸钴质量为15克的硝酸钴溶液浸渍于1000克ZSM-5中，在75℃下搅拌24小时；B、然后在120℃左右烘干3.5小时；C、将步骤B所得在550℃左右下高温焙烧3.5小时；D、将步骤C所得自然冷却至15℃～25℃即得。将制得催化剂粉碎至20～40目使用于SCR催化NOx还原为N2，在230℃左右NOx的转化率达到最高值94%。实施例二：这种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂，以ZSM-5沸石分子筛为载体，含有占所述ZSM-5沸石分子筛质量分数12.5%的钴元素作为活性成分，钴元素以游离状态均匀的分散在ZSM-5沸石分子筛表面或者孔道内。制备方法如下：A、将硝酸钴质量为39克的硝酸钴溶液浸渍于100克ZSM-5中，在75℃下搅拌24小时；B、然后在120℃左右烘干3.5小时；C、将步骤B所得在550℃左右下高温焙烧3.5小时；D、将步骤C所得自然冷却至15℃～25℃即得。将制得催化剂粉碎至20～40目使用于SCR催化NOx还原为N2，在低温部分（300℃以下）170℃左右NOx的转化率达到最高值97%；并且在高温部分（300℃以上）440℃左右NOx的转化率也达到最高值96%。另外，在170℃时NOx的转化速率约为在440℃时的15倍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴改性ZSM‑5沸石分子筛催化剂，包括ZSM‑5沸石分子筛，其特征在于：还含有占所述ZSM‑5沸石分子筛质量分数0.5%～12.5%的钴元素。

【技术特征摘要】
1.一种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂，包括ZSM-5沸石分子筛，其特征在于：还含有占所述ZSM-5沸石分子筛质量分数0.5%～12.5%的钴元素。
2.根据权利要求1所述的钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂，其特征在于：所述钴元素均匀的分散在ZSM-5沸石分子筛表面或者孔道内。
3.一种钴改性ZSM-5沸石分子筛催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、将硝酸钴溶液浸渍于ZSM-5中，在75℃～85℃下搅拌24小时；
B、然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：宾峰，李懿君，
申请(专利权)人：柳州市海达新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45