一种反蛋白石分子筛催化剂以及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种反蛋白石分子筛催化剂以及制备方法，本方案首次提出用复合分子筛催化剂，水热法提高其结晶性能，其催化活性温度最低可达120℃，氮氧化物降解效率达到95％，该分子筛具有更好的低温活性和更宽的温度操作区间，并通过负载活性物质，进一步提高分子筛在催化消声器中的氮氧化物转化率。

An inverse opal molecular sieve catalyst and preparation method

The invention discloses an inverse opal molecular sieve catalyst and preparation method, this scheme is put forward for the first time the catalyst composite molecular sieve, improve the crystallization properties of hydrothermal method, the catalytic activity of the lowest temperature is 120 degrees centigrade, nitrogen oxide degradation efficiency reached 95%, the molecular sieve has better low-temperature activity and wide temperature operation the interval, and through the load of active substances, to further improve the molecular sieve nitrogen oxides in the catalytic conversion of muffler.

【技术实现步骤摘要】
一种反蛋白石分子筛催化剂以及制备方法
本专利技术属于催化剂材料领域，尤其是一种反蛋白石分子筛催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是多种氮氧化合物的总称，其中对大气环境造成污染的主要包括NO、NO2、N2O，是空气污染问题的引发因素之一。全球排入大气中的氮氧化物逐年增加，已经达到千万吨以上。氮氧化物的来源大致有两类，一类是固定源，主要来源于锅炉以及焚烧炉排出的烟气，另一部分来自于移动源汽车和轮船等交通工具排放的尾气。其中，柴油车对城市氮氧化物的排放贡献相当大。如何有效遏制柴油机动车尾气排放，对于改善城市大气环境有着积极和重要的作用。机动车尾气氮氧化物控制技术可以分为三大类：机前控制技术，机内控制技术和机外控制技术(即后处理技术)。后处理技术是对已产生的氮氧化物采取措施来减少其排放，这也是目前国内外普遍采用的脱硝方法和研究热点。选择性催化还原(SCR)指利用氨、尿素、CO、H2或烃类为还原剂，在氧气浓度高出NOx浓度两个数量级以上的条件下，还原剂选择性地优先把NOx还原为N2而非与O2发生反应，在该类反应中反蛋白石催化剂起到了至关重要的作用。反蛋白石结构(inverseopal)代表了一大类可望实现完全光子带隙的结构，这种结构只要填充材料的折射率跟周边的介质(例如空气)的比值达到一定的数值时，其周期对称的结构将出现完全光子带隙。它以SiO2，PS，PMMA等蛋白石为模板，在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，填充完毕待材料在空隙间矿化后，通过锻烧、化学腐蚀、溶剂溶解等方法除去初始的SiO2或聚合物模板。原有的模板除去后得到规则排列的球形的空气孔，空气的折射率接近1，要求填充材料有高的折射率和所在波长的光学透明。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种选择性催化还原发动机尾气系统。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种反蛋白石分子筛催化剂，该反蛋白石催化剂按照下列步骤制备而成：步骤一、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝(1-3)：(0.1-0.5)：(100-120)，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入PS微球，老化24-30h，而后将合成液转入反应釜，在170-180℃下晶化1.5-2h后以15-20℃/min的速度降温至室温(25-30℃)，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为中性(pH6.8-7.2)，在60-70℃下干燥，干燥后在500-550℃下烧结2-3h,并进行退火处理从而使分子筛形貌变为反蛋白质结构；步骤二、负载活性物质活性物质是质量百分数为6-7％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24-30h，使活性物质硝酸铈的质量达到步骤一中合成的反蛋白质结构质量的5％-25％，在110-120℃下干燥1-2h，之后将样品放入马弗炉，在500-550℃条件下煅烧3h，得到成品，该步骤用以提升反蛋白石结构的脱硝能力。在上述技术方案中，步骤一中，所述的苯乙烯及去离子水的体积比优选为1：5-1：10。在上述技术方案中，步骤三中，所述的活性物质硝酸铈占反蛋白质结构质量的比例优选为10％-20％。一种反蛋白石分子筛催化剂的制备方法，按照下列步骤进行：步骤一、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝(1-3)：(0.1-0.5)：(100-120)，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入PS微球，老化24-30h，而后将合成液转入反应釜，在170-180℃下晶化1.5-2h后以15-20℃/min的速度降温至室温(25-30℃)，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为中性(pH6.8-7.2)，在60-70℃下干燥，干燥后在500-550℃下烧结2-3h,并进行退火处理从而使分子筛形貌变为反蛋白质结构；步骤二、负载活性物质活性物质是质量百分数为6-7％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24-30h，使活性物质硝酸铈的质量达到步骤一中合成的反蛋白质结构质量的5％-25％，在110-120℃下干燥1-2h，之后将样品放入马弗炉，在500-550℃条件下煅烧3h，得到成品，该步骤用以提升反蛋白石结构的脱硝能力。在上述技术方案中，步骤一中，所述的苯乙烯及去离子水的体积比优选为1：5-1：10。在上述技术方案中，步骤三中，所述的活性物质硝酸铈占反蛋白质结构质量的比例优选为10％-20％。在本专利技术的技术方案中，首次提出用复合分子筛催化剂，水热法提高其结晶性能，其催化活性温度最低可达120℃，氮氧化物降解效率达到95％，该分子筛具有更好的低温活性和更宽的温度操作区间，并通过负载活性物质，进一步提高分子筛在催化消声器中的氮氧化物转化率。附图说明图1为合成的分子筛反蛋白石催化剂SEM图。图2为负载活性物质的分子筛催化剂的NOx转化率折线图。具体实施方式下面结合附图与具体的实施方式对本专利技术作进一步详细描述：实施例1：步骤一、合成PS微球取洁净三口烧瓶，中口插入机械搅拌装置，左口用于添加药品及通氮气，右口接冷凝回流装置，向三口烧瓶内加入体积比为1：10的苯乙烯及去离子水，在向反应液内通氮气25min后，加入0.45g过硫酸铵(作为苯乙烯合成聚苯乙烯的引发剂)，继续保持通氮气，冷凝回流2h；步骤二、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝1：0.18：100，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入步骤一合成的PS微球，老化24h，而后将合成液转入反应釜，在170℃下晶化1.5h后急冷至室温，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为pH6.8，在60℃下干燥，干燥后在500℃下烧结2h,并进行退火处理；步骤三、负载活性物质活性物质是质量分数为6.45％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24h，使活性物质质量达到步骤二中合成的反蛋白质结构质量的5％，在110℃下干燥2h，之后将样品放入马弗炉，在500℃条件下煅烧3h，得到成品。实施例2：步骤一、合成PS微球取洁净三口烧瓶，中口插入机械搅拌装置，左口用于添加药品及通氮气，右口接冷凝回流装置，向三口烧瓶内加入体积比为1：10的苯乙烯及去离子水，在向反应液内通氮气30min后，加入0.5g过硫酸铵(作为苯乙烯合成聚苯乙烯的引发剂)，继续保持通氮气，冷凝回流2.5h；步骤二、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝1：0.18：100，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入步骤一合成的PS微球，老化27h，而后将合成液转入反应釜，在175℃下晶化1.8h后急冷至室温，然后用去离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反蛋白石分子筛催化剂，其特征在于：该反蛋白石催化剂按照下列步骤制备而成：步骤一、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝(1‑3)：(0.1‑0.5)：(100‑120)，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入PS微球，老化24‑30h，而后将合成液转入反应釜，在170‑180℃下晶化1.5‑2h后以15‑20℃/min的速度降温至室温(25‑30℃)，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为中性(pH6.8‑7.2)，在60‑70℃下干燥，干燥后在500‑550℃下烧结2‑3h,并进行退火处理从而使分子筛形貌变为反蛋白质结构；步骤二、负载活性物质活性物质是质量百分数为6‑7％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24‑30h，使活性物质硝酸铈的质量达到步骤一中合成的反蛋白质结构质量的5％‑25％，在110‑120℃下干燥1‑2h，之后将样品放入马弗炉，在500‑550℃条件下煅烧3h，得到成品，该步骤用以提升反蛋白石结构的脱硝能力。...

【技术特征摘要】
1.一种反蛋白石分子筛催化剂，其特征在于：该反蛋白石催化剂按照下列步骤制备而成：步骤一、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝(1-3)：(0.1-0.5)：(100-120)，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入PS微球，老化24-30h，而后将合成液转入反应釜，在170-180℃下晶化1.5-2h后以15-20℃/min的速度降温至室温(25-30℃)，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为中性(pH6.8-7.2)，在60-70℃下干燥，干燥后在500-550℃下烧结2-3h,并进行退火处理从而使分子筛形貌变为反蛋白质结构；步骤二、负载活性物质活性物质是质量百分数为6-7％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24-30h，使活性物质硝酸铈的质量达到步骤一中合成的反蛋白质结构质量的5％-25％，在110-120℃下干燥1-2h，之后将样品放入马弗炉，在500-550℃条件下煅烧3h，得到成品，该步骤用以提升反蛋白石结构的脱硝能力。2.根据权利要求1所述的一种反蛋白石分子筛催化剂，其特征在于：步骤一中，所述的苯乙烯及去离子水的体积比优选为1：5-1：10。3.根据权利要求1所述的一种反蛋白石分子筛催化剂，其特征在于：步骤三中，所述的活性物质硝酸铈占反蛋白质结构质量的比例优选为10％-20％。4.一种反蛋白石分子筛催化剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁逸人，张佩瑶，张立忠，李国明，张立红，宋朝明，毛海鹏，郑冬，吴郑禹，司部，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12