一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法，其包括以下步骤，a.将硫酸镁加入到去离子水中，加入浓硫酸，得到溶液A。b.将硅源加入到去离子水中，得到溶液B。c.将A溶液缓慢加入到B溶液中，同时加入模板剂，得到溶液C。d.将C溶液用高速搅拌0.5h，所得凝胶放入水热晶化釜中晶化。e．将步骤d晶化后的溶液抽滤，除去母液，在100℃的烘箱内烘干24h，得到硅镁沸石原粉。f．将硅镁沸石原粉加入到金属硝酸盐溶液中，搅拌2h，滴加共沉剂，调节pH至10，搅拌，阴干，得到催化剂前驱体；g.将催化剂前驱体在500℃～600℃下焙烧。本发明专利技术方法制得的硅镁沸石催化剂具有催化活性高，稳定性好的优点。

Preparation of a transition metal modified silicon magnesium zeolite catalyst

The invention relates to a preparation method of transition metal modified silicon magnesium zeolite catalyst, which comprises the following steps: A. adding Magnesium Sulfate into deionized water and adding concentrated sulfuric acid to obtain solution A. B. added the silicon source to the deionized water and obtained the solution B. C. slowly added the A solution into the B solution and added the template to obtain the solution C. D. mixed the C solution at high speed with 0.5h, and the gel was crystallized in a hydrothermal crystallizer. E. solution filtration, step d crystallized from mother liquor and dried in an oven at 100 C in 24h, obtained magnesium silicon zeolite powder. F. magnesium silicon zeolite powder added to the metal nitrate solution, stirring 2h, adding coprecipitation agent, adjusting the pH to 10, stirring, dried, catalyst precursor; g. catalyst precursor is calcined at 500 - 600 DEG C. The silica - magnesium zeolite catalyst prepared by the method has the advantages of high catalytic activity and good stability.

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法
本专利技术属于环保材料领域，具体地说，它涉及一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法。
技术介绍
《“十三五”生态环境保护规划》要求到2020年全国VOCs排放总量下降10%以上。这一规划实施对VOCs控制技术提出了很高要求。常见的VOCs控制技术可以分为两大类：一类是回收技术，主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术和膜分离技术；另一类是销毁技术，主要有热力焚烧技术、催化燃烧技术、生物处理技术和光催化技术。催化燃烧技术以其适用范围广、对废气的处理效率高且处理彻底等优点得到了人们广泛关注，并迅速发展。催化氧化VOCs工艺对催化剂提出了很高要求。但是现有技术存在催化剂成本高、易失活等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种催化活性高，稳定性好的过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法。为实现上述目的，本专利技术包括以下步骤，a.将硫酸镁加入到去离子水中，硫酸镁与水的摩尔比为1:80～1：100，然后加入体积分数为98%浓硫酸，硫酸镁与硫酸的摩尔比为1:10，搅拌直至均匀溶液，得到溶液A。b.将硅源加入到去离子水中，硅源中硅元素与水的摩尔比为1:10～1：30，搅拌直至均匀溶液，得到溶液B。c.在150r/min的转速下，将A溶液缓慢加入到B溶液中，同时加入模板剂，模板剂与硅源中硅元素的摩尔比为1:（0.5～1.5），搅拌直至均匀溶液，得到溶液C。d.将C溶液用高速剪切乳化打胶机搅拌0.5h，所得凝胶放入水热晶化釜中晶化10～48h，晶化温度为150～180℃。e．将步骤d晶化后的溶液抽滤，除去母液，将滤饼洗滤至中性，在100℃的烘箱内烘干24h，得到硅镁沸石原粉。f．将步骤e中得到硅镁沸石原粉研磨至80目，然后加入到金属硝酸盐溶液中，所述金属硝酸盐溶液中的硝酸根离子浓度为0.1mol/L-0.7mol/L,每升的金属硝酸盐溶液加入40g硅镁沸石，搅拌老化2h，缓慢滴加共沉剂，调节pH至10，搅拌老化24h，抽滤，阴干24h，得到催化剂前驱体；g.将催化剂前驱体在500℃～600℃下焙烧3-8h。进一步地，硅源为水玻璃、SW-30型号硅溶胶和正硅酸乙酯中的一种或多种。进一步地，所述模板剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙胺和正丁胺的一种或多种。进一步地，所述模板剂与水玻璃的摩尔比为1:1，搅拌时间2～4h。进一步地，所述步骤f中金属硝酸盐溶液中的金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸锰、硝酸铁、硝酸镧和硝酸铈的一种或多种。进一步地，共沉剂包括氢氧化钠或氢氧化钾溶液，共沉剂的浓度为0.10～0.25mol•L-1。进一步地，所述步骤g程序升温为在25～250℃范围按照1～3℃/min升温，在250～450℃范围按照3～5℃/min升温，在450～600℃范围按照4～6℃/min升温，最后在预设温度恒温下3～8h。进一步地，所述程序升温步骤为在25～250℃范围按照2℃/min升温，在250～450℃范围按照4℃/min升温，在450～600℃范围按照5℃/min升温，最后在恒温焙烧3～8h。进一步地，步骤g完成后，选取粒径在60～80目的催化剂。本专利技术积极效果如下：本专利技术制备方法大大降低了生产成本，便于推广，解决了现有技术中制备成本高的问题；制得的催化剂的催化效率高；制得的催化剂使用寿命长，解决了现有技术中催化剂易失活的问题。附图说明图1为实施例1催化剂活性测试图；图2为实施例1催化剂寿命测试图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步对本专利技术进行说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例一a.称取硫酸镁0.602g，加入9.0g去离子水中，硫酸镁与水的摩尔比为1：100，加入5g98%浓硫酸，常温下搅拌0.5h后得到硫酸镁和硫酸的混合均匀溶液A。b.称取硅源水玻璃Na2SiO3•9H2O71.125g，加入90g去离子水中，水玻璃与水的摩尔比为1:20，常温搅拌0.5h，形成均匀溶液,得到溶液B。c．在剧烈搅拌下，150r/min的转速下，将上步混合溶液A缓慢滴加到此步骤溶液B中，同时加入11.518g乙醇作为模板剂，模板剂与水玻璃的摩尔比为1:1，搅拌2h，得到均匀的溶液C。c.将C溶液用高速剪切乳化打胶机搅拌0.5h，将所得凝胶放入聚四氟乙烯为内衬的水热晶化釜中晶化24h，晶化温度为170℃。d.将步骤d晶化后的溶液抽滤，除去母液，将滤饼洗滤至中性，在100℃的烘箱内烘干24h，得到硅镁沸石原粉。f．称取Cu(NO3)2•3H2O固体2.416g、50%Mn(NO3)2溶液7.158g，加100mL去离子水稀释，搅拌均匀，所得溶液的Cu2+：Mn2+=1:2，Cu(NO3)2•3H2O的浓度为0.1mol/L。将硅镁沸石原粉研磨至80目，称取4g，加入到金属硝酸盐溶液中，搅拌老化2h，共沉剂选择0.25mol•L-1氢氧化钠溶液，缓慢滴加，调节pH至10。搅拌老化24h，抽滤。阴干24h，得到催化剂前驱体。g.得到催化剂前驱体在550℃下焙烧3h，取粒径在60～80目的催化剂用于活性测试。所述步骤g程序升温为在25～250℃范围按照1～3℃/min升温，在250～450℃范围按照3～5℃/min升温，在450～600℃范围按照4～6℃/min升温，最后在预设温度恒温下3～8h。采用天津先权工贸发展有限公司WFS-3015催化剂评价装置评价过渡金属改性硅镁沸石催化剂性能，取制备的催化剂0.2g，载气流量120mL/min，空速为10000h-1，甲苯浓度2000ppm。实施例1的催化剂活性测试图如图1所示，从图中可以看出，催化剂催化降解甲苯的T50（甲苯转化率为50%的温度，下同）为240℃，T90为289℃。该催化剂对于催化降解甲苯具有较好的催化活性。实施例1的催化剂活性测试图如图1所述，从图中可以看出催化剂100小时的催化寿命的实验结果。实验条件为进气空速为10000h-1，进气甲苯浓度为1000ppm，催化温度为300℃。图中看出催化剂100h的连续催化后催化活性变化不大，催化效率下降4.5%，所该催化剂具有良好的催化稳定性。实施例2a.称取硫酸镁0.602g，加入8.1g去离子水中，硫酸镁和水的摩尔比为1:90，加入5g98%浓硫酸，常温下搅拌0.5h，得到硫酸镁和硫酸的均匀混合溶液A。b.称取水玻璃Na2SiO3•9H2O142.250g，加入270g去离子水中，水玻璃和水的摩尔比为1:30，常温搅拌0.5h，形成均匀溶液溶液B。c.在剧烈搅拌下，在150r/min的转速下，将A溶液缓慢加入到B溶液中，同步加入32.045g甲醇作为模板剂，模板剂与水玻璃的摩尔比为1:0.5，搅拌3h，得到均匀溶液C。d.将溶液C用高速剪切乳化打胶机搅拌0.5h，将所得凝胶放入聚四氟乙烯为内衬的水热晶化釜中晶化24h，晶化温度为170℃。e.将晶化后的溶液抽滤，除去母液，将滤饼洗滤至中性，在100℃的烘箱内烘干24h，得到硅镁沸石原粉。f.称取Cu(NO3)2•3H2O固体2.416g、50%Mn(NO3)2溶液7.158g，加100mL去离子水稀释，搅拌均匀，所得溶液的Cu2+：Mn2+=1:2，Cu(NO3)2•3H2O的浓度为0.1mol/L。将硅镁沸石原粉研磨至80目，称取4g，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，a.将硫酸镁加入到去离子水中，硫酸镁与水的摩尔比为1:80～1：100，然后加入体积分数为98%浓硫酸，硫酸镁与硫酸的摩尔比为1:10，搅拌直至均匀溶液，得到溶液A；b.将硅源加入到去离子水中，硅源中硅元素与水的摩尔比为1: 10～1：30，搅拌直至均匀溶液，得到溶液B；c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，同时加入模板剂，模板剂与硅源中硅元素的摩尔比为1:（0.5～1.5），搅拌直至均匀溶液，得到溶液C；d.将C溶液用高速剪切乳化打胶机搅拌0.5h，所得凝胶放入水热晶化釜中晶化10～48h，晶化温度为150～180℃；e．将步骤d晶化后的溶液抽滤，除去母液，将滤饼洗滤至中性，在100℃的烘箱内烘干24h，得到硅镁沸石原粉；f．将步骤e中得到硅镁沸石原粉研磨至80目，然后加入到金属硝酸盐溶液中，所述金属硝酸盐溶液中的硝酸根离子浓度为0.1mol/L‑0.7mol/L,每升的金属硝酸盐溶液加入40g硅镁沸石，搅拌老化2h，缓慢滴加共沉剂，调节pH至10，搅拌老化24h，抽滤，阴干24h，得到催化剂前驱体；g.将催化剂前驱体在500℃～600℃下焙烧3‑8h。...

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，a.将硫酸镁加入到去离子水中，硫酸镁与水的摩尔比为1:80～1：100，然后加入体积分数为98%浓硫酸，硫酸镁与硫酸的摩尔比为1:10，搅拌直至均匀溶液，得到溶液A；b.将硅源加入到去离子水中，硅源中硅元素与水的摩尔比为1:10～1：30，搅拌直至均匀溶液，得到溶液B；c.在150r/min的转速下，将A溶液加入到B溶液中，同时加入模板剂，模板剂与硅源中硅元素的摩尔比为1:（0.5～1.5），搅拌直至均匀溶液，得到溶液C；d.将C溶液用高速剪切乳化打胶机搅拌0.5h，所得凝胶放入水热晶化釜中晶化10～48h，晶化温度为150～180℃；e．将步骤d晶化后的溶液抽滤，除去母液，将滤饼洗滤至中性，在100℃的烘箱内烘干24h，得到硅镁沸石原粉；f．将步骤e中得到硅镁沸石原粉研磨至80目，然后加入到金属硝酸盐溶液中，所述金属硝酸盐溶液中的硝酸根离子浓度为0.1mol/L-0.7mol/L,每升的金属硝酸盐溶液加入40g硅镁沸石，搅拌老化2h，缓慢滴加共沉剂，调节pH至10，搅拌老化24h，抽滤，阴干24h，得到催化剂前驱体；g.将催化剂前驱体在500℃～600℃下焙烧3-8h。2.根据权利要求1所述的一种过渡金属改性硅镁沸石催化剂的制备方法，其特征在于：硅源为水玻璃、SW-30型号硅溶胶和正硅酸乙酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛建瑞，钱恒力，王曼，段二红，刘洁，刘浩彬，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13