用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及环境催化技术领域，旨在提供一种用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂及制备方法。该催化剂以具有三维十二元环BEA结构的全硅分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分；活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％，催化剂的比表面积为300～600m2/g。与现有技术相比，本发明专利技术制备过程中采用无毒无害组分，不会对人体健康和生态环境造成危害，制备方法简单易行。本发明专利技术的催化剂能在宽温度操作范围(0℃及以上温度条件)、在宽空速操作范围(12,0000h‑1及以下空速条件)内保持100％的甲醛去除率，尤其适应于室内与固定源尾气中的甲醛完全消除，同时还具有优异的二氧化碳生成选择性。

All silicon Beta zeolite catalyst for formaldehyde purification at room temperature and preparation method thereof

The invention relates to the field of environmental catalysis technology, aiming at providing a silicon Beta molecular sieve catalyst for formaldehyde purification at room temperature and a preparation method thereof. The catalyst was supported on silica molecular sieve with three-dimensional 12-membered ring BEA structure and supported with one or two of the noble metals platinum, ruthenium, palladium, gold or silver in the form of ions. The weight percentage of the active component in the catalyst was 0.1-10%, and the specific surface area of the catalyst was 300-600m2/g. Compared with the prior art, the preparation process of the invention adopts non-toxic and harmless components, and does not cause harm to human health and ecological environment, and the preparation method is simple and feasible. The catalyst of the invention can maintain 100% formaldehyde removal rate in a wide operating range of temperature (0 C and above) and a wide operating range of space velocity (12,0000h_ 1 and below), especially suitable for the complete elimination of formaldehyde in indoor and fixed source tail gas, and has excellent selectivity for carbon dioxide formation.

【技术实现步骤摘要】
用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂及制备方法
本专利技术涉及环境催化
，具体是涉及一种室温下用于室内和固定源尾气中甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂及制备方法。
技术介绍
随着环保意识的提高，人们对室内甲醛污染愈发关注，近年来因室内甲醛浓度超标引起的投诉案件也是屡件报道。因此，研究甲醛净化技术，有效消除甲醛已成为改善人们生活环境的迫切任务。而现有甲醛净化技术以吸附技术，光催化技术为主，而这些技术都存在一定的问题，比如吸附技术存在吸附材料吸附能力有限，需要定期再生或者更换，同时也很容易产生二次污染等问题。光催化氧化技术存在需要紫外激发光源、对可见光利用效率低，催化剂易失活，易产生二次污染等问题。而近几年兴起的催化氧化净化甲醛由于不需要光和其他能量输入，在室温下就能完全催化氧化甲醛生成最终产物水和二氧化碳，该技术被认为最有潜力的甲醛净化技术。近几年，以TiO2为代表的无机氧化物材料为载体负载贵金属的催化剂因其高催化活性受到广泛关注，并已部分应用于室内甲醛净化。但是，上述已有无机氧化物载体负载贵金属催化剂存在抗湿性差且稳定性差等问题，非贵金属催化剂在室温下不能完全催化氧化甲醛等问题，并且对于不同浓度的甲醛催化氧化并没有进行进一步的研究。因此，开发具有催化活性高、稳定性强、抗高湿度以及抗高空速条件的催化剂面临巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂及制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂，该催化剂以具有三维十二元环BEA结构的全硅分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分；活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％，催化剂的比表面积为300～600m2/g。本专利技术中，所述活性组分占催化剂的重量百分比为0.2～2％。本专利技术进一步提供了制备前述全硅Beta分子筛催化剂的方法，包括以下步骤：将作为载体的全硅分子筛浸渍于贵金属离子的水溶液中，超声处理5～30分钟后，搅拌1～4小时，陈化过夜；在80℃及搅拌条件下将水分蒸干后，继续在100℃干燥3～5小时；然后移入马弗炉，在空气条件下400℃焙烧1～8小时；得到负载了贵金属离子的全硅Beta分子筛催化剂；所述全硅分子筛是具有三维十二元环BEA结构的全硅分子筛，贵金属离子的水溶液是指贵金属无机盐或贵金属配合物的水溶液；全硅分子筛的质量与贵金属离子水溶液的比例为1g∶0.2～20mL。本专利技术中，所述全硅分子筛是以水热方法或无溶剂方法合成制得的。本专利技术中，在使用全硅Beta分子筛催化剂之前，还包括进一步对其施以氢气预处理：将所述催化剂置于氢气氛围中，在300℃热处理2小时。专利技术原理描述：本专利技术中，甲醛能吸附在催化剂表面，氧气能被催化剂中的贵金属组分活化，二者发生反应生成无毒无害的二氧化碳和水。而由于全硅Beta分子筛表面是疏水的，因此反应生成的水能够迅速离开反应体系，从而在促进甲醛在催化剂中的转化。催化剂创新性地把贵金属负载在疏水性全硅Beta分子筛上，使甲醛在催化剂上的活性大大的提高，从而使催化剂在0℃及以上温度、12,0000h-1及以下空速条件下完全净化消除室内与固定源尾气中的甲醛。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术制备过程中采用无毒无害组分，不会对人体健康和生态环境造成危害，制备方法简单易行。(2)本专利技术的催化剂能在宽温度操作范围(0℃及以上温度条件)、在宽空速操作范围(12,0000h-1及以下空速条件)内保持100％的甲醛去除率，尤其适应于室内与固定源尾气中的甲醛完全消除，同时还具有优异的二氧化碳生成选择性。附图说明图1为0.2％Pt/Beta-Si催化剂在不同空速条件下的甲醛转化率；图2为0.2％Pt/Beta-Si催化剂在不同湿度条件下的甲醛转化率；图3为0.2％Pt/Beta-Si催化剂在0℃条件下的甲醛转化率。具体实施方式为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下：本专利技术中，作为载体的全硅分子筛可以通过水热方法或无溶剂方法合成制得。下面的例子是以水热法合成分子筛：将9.23gTEAOH(四乙基氢氧化铵)和8.47gTEOS(正硅酸四乙酯)混合加入到烧杯中，室温搅拌8小时，然后加入0.915gHF，在50℃条件下挥发1.36gH2O，然后加入0.1～1g全硅Beta晶种，最后转移至晶化釜，在140℃条件下晶化7天。将晶化后样品过滤，洗涤，干燥，550℃条件下焙烧5小时得到全硅Beta载体。通过对全硅Beta晶种加入量的调整，可以分别得到比表面积范围为300～600m2/g的全硅Beta样品。实施例1选择比表面积为600m2/g的具有三维十二元环BEA结构的全硅分子筛作为载体，将全硅Beta分子筛浸渍于含有氯铂酸的水溶液，全硅分子筛与溶液的比例为1g∶0.2mL。超声30分钟，搅拌4小时，陈化过夜；在80℃下用玻璃棒搅拌混合液，将混合液中的水分蒸干，使活性组分均匀负载在全硅Beta分子筛上，继续在100℃干燥5小时；再移至空气条件下的马弗炉中，在400℃焙烧5小时；含有铂贵金属活性组分的全硅Beta分子筛经过焙烧后，再置于氢气氛围中，在300℃热处理2小时，得到以铂离子为活性组分的催化剂。催化剂中活性组分的重量百分比含量为0.1％，将催化剂过筛为40-60目大小颗粒备用。实施例2除：全硅分子筛与溶液的比例为1g∶0.4mL，催化剂中铂离子的重量百分比为0.2％，超声5分钟，搅拌1小时，100℃干燥3小时，在空气条件下400℃焙烧1小时。其余与实施例1相同。实施例3除：全硅分子筛与溶液的比例为1g∶1mL，催化剂中铂离子的重量百分比为0.5％，超声10分钟，搅拌2小时，100℃干燥4小时，在空气条件下400℃焙烧8小时。其余与实施例1相同。实施例4除：全硅分子筛与溶液的比例为1g∶2mL，铂离子的百分比为1％，超声15分钟，搅拌3小时，在空气条件下400℃焙烧3小时。其余与实施例1相同。实施例5除全硅分子筛与溶液的比例为1g∶4mL，铂离子的百分比为2％，超声20分钟。其余与实施例1相同。实施例6除全硅分子筛与溶液的比例为1g∶10mL，铂离子的百分比为5％，在空气条件下400℃焙烧2小时。其余与实施例1相同。实施例7除全硅分子筛与溶液的比例为1g∶20mL；铂离子的百分比为10％，100℃干燥2小时。其余与实施例1相同。实施例8除合成的全硅Beta分子筛的比表面积为500m2/g，其余与实施例2相同。实施例9除合成的全硅Beta分子筛的比表面积为400m2/g，其余与实施例2相同。实施例10除合成的全硅Beta分子筛的比表面积为300m2/g，其余与实施例2相同。实施例11除不进行氢气预处理，其余与实施例1相同。实施例12除不进行氢气预处理，其余与实施例2相同。实施例13除不进行氢气预处理，其余与实施例3相同。实施例14除不进行氢气预处理，其余与实施例4相同。实施例15除不进行氢气预处理，其余与实施例5相同。实施例16除不进行氢气预处理，其余与实施例6相同。实施例17除不进行氢气预处理，其余与实施例7相同。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂，其特征在于，该催化剂以具有三维十二元环BEA结构的全硅分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分；活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％，催化剂的比表面积为300～600m2/g。

【技术特征摘要】
1.一种用于室温甲醛净化的全硅Beta分子筛催化剂，其特征在于，该催化剂以具有三维十二元环BEA结构的全硅分子筛作为载体，负载了离子形式的贵金属铂、钌、钯、金或银中的一种或两种为活性组分；活性组分占催化剂的重量百分比为0.1～10％，催化剂的比表面积为300～600m2/g。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述活性组分占催化剂的重量百分比为0.2～2％。3.制备权利要求1中所述全硅Beta分子筛催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将作为载体的全硅分子筛浸渍于贵金属离子的水溶液中，超声处理5～30分钟后，搅拌1～4小时，陈化过夜；在80℃及搅拌条件下将水...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥举，肖丰收，章凌，吴勤明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33