一种Beta分子筛吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种Beta分子筛吸附剂及其制备方法和应用，所述Beta分子筛吸附剂包括载体和活性组分；其中所述载体包括Beta分子筛，所述Beta分子筛的硅铝比为1～10，本发明专利技术所述Beta分子筛吸附剂，其活性组分包含贵金属氧化物和/或贵金属单原子，将其用于低温氮氧化物被动吸附，其对氮氧化物具有高的吸附量，所述吸附剂的载体中富含大量的Al，可以提供丰富的贵金属锚定位点，有利于贵金属离子的分散。有利于贵金属离子的分散。有利于贵金属离子的分散。

【技术实现步骤摘要】
一种Beta分子筛吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境功能材料和环境催化
，涉及一种Beta分子筛吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为一种具有严重危害的空气污染物，氮氧化物(NO
x
)会导致酸雨、雾霾以及光化学烟雾等的产生，其主要来源于移动源尾气和固定源化石燃料的燃烧排放，因此消除NO
x
防止其他危害的产生是十分重要的。NH3选择性催化还原NO
x
技术(NH3‑
SCR)在排气温度超过200℃时，可有效降低稀燃发动机产生的NO
x
，其具有NO
x
转化效率高，N2选择性高，对环境不产生二次污染等优点。但是在低温下，由于动力学限制，SCR催化剂不活跃，该技术不能在冷启动时有效降低NO
x
排放，大部分NO
x
在低温区间不经SCR催化剂处理而被释放，因此，车辆冷启动问题是一个亟需解决的问题。为了解决这个问题，有学者提出被动式氮氧化物吸附(PNA)技术，即在低温区间吸附储存氮氧化物，在SCR催化剂操作温度窗口将其释放。氮氧化物低温吸附的关键在于吸附剂的选择。
[0003]在现有的用于PNA的材料中，有两种研究较为广泛：贵金属负载氧化物和贵金属负载分子筛，这些材料都能在低温区间有效储存NO
x
，活性位点均为贵金属。分子筛负载贵金属材料由于其对NO
x
的高吸附能力和对低温下的硫和水的耐受性而成为极具前景的冷启动NO
x
吸附材料。
[0004]CN111957342A公开了一种低温去除柴油车尾气氮氧化物的小孔分子筛负载双金属材料及其制备方法与应用。其所述方法包括以下步骤：(1)商业用小孔分子筛H
‑
SSZ
‑
13的预处理；(2)采用离子交换或浸渍的方式将Pd组分均匀负载于处理后的分子筛表面制备得到Pd基单组分分子筛体系；(3)利用离子交换的手段将第二组分Ce掺杂到Pd
‑
SSZ
‑
13体系中制备得到双金属负载型分子筛PNA体系。但是其制备方法繁琐，且造价昂贵。
[0005]CN109772424A公开了一种环境友好型选择性催化还原氮氧化物催化剂的制备方法，催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为催化剂载体，先在催化剂载体的表面涂覆含贵金属铂的涂层浆液，经过烘干、焙烧后，然后在催化剂的一端采用浸渍法固定有一定量的贵金属Pd溶液，浸渍的贵金属Pd溶液量为所述催化剂总吸水量的1/3，涂层浆液采用分子筛为HC吸附材料，SiO2为分散剂，乙酸锆为热稳定助剂，贵金属铂为活性组分，加入铝胶粘结剂制成。其所述催化剂制备复杂，且水热稳定性较差。
[0006]因此，开发一种制备简单、价格低廉且水热稳定性好的氮氧化物吸附材料是十分必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种Beta分子筛吸附剂及其制备方法和应用，所述Beta分子筛吸附剂包括载体和活性组分；其中所述载体包括Beta分子筛，所述Beta分子筛的硅铝比为1～10，本专利技术所述Beta分子筛吸附剂，其活性组分包含贵金属氧化物和/或贵金属单
原子，将其用于低温氮氧化物被动吸附，其对氮氧化物具有高的吸附量，所述吸附剂的载体中富含大量的Al，可以提供丰富的贵金属锚定位点，有利于贵金属离子的分散。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种Beta分子筛吸附剂，所述Beta分子筛吸附剂包括载体和负载在载体表面的活性组分；其中所述载体包括Beta分子筛，所述Beta分子筛的硅铝比为1～10，例如：1、2、3、4、5、6、7、8、9或10等。
[0010]本专利技术所述Beta分子筛吸附剂中的载体Beta分子筛具有弯曲的三维孔道结构，三维结构不仅有利于反应物分子和产物分子的扩散而使其具有较高的催化稳定性，而且同时具有对反应物分子、反应中间体及产物分子良好的择形性。所述贵金属氧化物位于Beta分子筛的孔道内部与骨架Al位相连，将其用于氮氧化物被动吸附，较其他构型分子筛作为载体具有更优的吸附性能，且具有较高的水热稳定性，满足作为移动源低温氮氧化物排放的吸附剂的要求。
[0011]由于本专利技术采用的Beta分子筛为富铝分子筛(所述Beta分子筛的硅铝比为1～10)，其中大量的Al可以提供丰富的贵金属锚定位点，有利于贵金属离子的分散和稳定，从而达到较高的氮氧化物吸附能力，同时具有优异的稳定性。
[0012]优选地，所述活性组分包括贵金属氧化物和/或贵金属单原子。
[0013]优选地，所述贵金属氧化物包括Pd、Pt、Ir、Rh、Ru或Os的氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]优选地，所述贵金属单原子包括Pd、Pt、Ir、Rh、Ru或Os中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述Beta分子筛的硅铝比为2～8，例如：2、3、4、5、6、7或8等，优选为3～6.5。
[0016]通过进一步优选Beta分子筛的硅铝比，可以进一步改善贵金属离子的分散性和稳定性，提升氮氧化物吸附能力和稳定性。
[0017]优选地，以所述Beta分子筛吸附剂的质量为100％计，所述活性组分的质量分数为0.5～3.8wt.％，例如：0.5wt.％、1wt.％、1.2wt.％、1.5wt.％、2wt.％、2.5wt.％、3wt.％或3.8wt.％等，优选为0.6～2.6wt.％，进一步优选为0.6～1.8wt.％。
[0018]本专利技术所述Beta分子筛吸附剂中，贵金属负载量控制在上述范围内，有利于得到吸附量更高的吸附剂，当负载量较小时，氮氧化物吸附量较低；当负载量较大时，大部分贵金属氧化物聚集，降低贵金属位点的利用率。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述Beta分子筛吸附剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0020](1)制备硅铝比为1～10的Beta分子筛；
[0021](2)将步骤(1)得到的Beta分子筛和贵金属源混合，经焙烧处理得到所述Beta分子筛吸附剂。
[0022]优选地，步骤(1)所述Beta分子筛的制备方法包括液相合成法、固相合成法、晶种导向法、模板剂导向法或原位合成法中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]本专利技术对所述吸附剂载体Beta分子筛合成所用的铝源、硅源和碱源的种类不作具体限定，例如，铝源可以包括拟薄水铝石、铝酸钠、硫酸铝、氯化铝、硝酸铝、氢氧化铝或偏铝
酸钠中的任意一种或至少两种的组合；硅源可以包括气相二氧化硅、白炭黑、正硅酸乙酯、沉降硅或硅溶胶中的任意一种或至少两种的组合；碱源可以包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0024]优选地，步骤(2)所述的贵金属源包括贵金属的硝酸盐、乙酸盐、氯盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0025]优选地，所述混合的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Beta分子筛吸附剂，其特征在于，所述Beta分子筛吸附剂包括载体和负载在载体离子交换位点和骨架外的活性组分；其中所述载体包括Beta分子筛，所述Beta分子筛的硅铝比为1～10。2.如权利要求1所述的Beta分子筛吸附剂，其特征在于，所述活性组分包括贵金属氧化物和/或贵金属单原子；优选地，所述贵金属氧化物包括Pd、Pt、Ir、Rh、Ru或Os的氧化物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述贵金属单原子包括Pd、Pt、Ir、Rh、Ru或Os中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的Beta分子筛吸附剂，其特征在于，所述Beta分子筛的硅铝比为2～8，优选为3～6.5。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的Beta分子筛吸附剂，其特征在于，以所述Beta分子筛吸附剂的质量为100％计，所述活性组分的质量分数为0.5～3.8wt.％，优选为0.6～2.6wt.％，进一步优选为0.6～1.8wt.％。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述Beta分子筛吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)制备硅铝比为1～10的Beta分子筛；(2)将步骤(1)得到的Beta分子筛和贵金属源混合，经焙烧处理得到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，王莹洁，单玉龙，余运波，石晓燕，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：