一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括步骤：S1、将硅源与金属源进行球磨，然后加入碱液搅拌均匀，得到溶胶；S2、将所述溶胶进行高温晶化，得到中间产物；S3、将所述中间产物洗涤至中性，抽滤分离，对固体产物干燥后，进行高温煅烧，即得到金属掺杂MFI型分子筛催化剂。本发明专利技术利用NO氧化反应的活性金属作为活性位点发挥催化作用，以MFI型分子筛作为载体，利用球磨法提高活性金属在MFI型分子筛上的掺杂量，使产物既具有很好的NO催化氧化活性，也具有普通金属氧化物不具备的抗硫抗水特效。属氧化物不具备的抗硫抗水特效。

【技术实现步骤摘要】
一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及烟气催化脱硝
，具体而言，涉及一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氮氧化物是典型的大气污染物，其种类很多，包括NO、NO2、N2O3等，随着工业发展对化石燃料的需求急剧增大，氮氧化物的排放量日益增多，对人类健康和生态环境有极大危害，加强氮氧化物污染防控是大气污染控制工程亟待解决的重要课题。
[0003]工业烟气中氮氧化物生要以NO、NO2形式存在，最初排放的NO
x
中NO约占95％，但NO难溶于水，从而使得湿法吸收处理方式对NO
x
的去除效果并不明显。对于常规工业烟气而言，脱硝技术主要包括还原法(SCR与SNCR)、液体吸收法吸附法、电子束照射法等多种类型，而在工程实践中得以推广应用的是SCR(选择性催化还原)与SNCR(选择性非催化还原)两类典型技术，分别应用于燃煤电厂烟气脱硝与水泥窑烟气脱硝。近些年来，NO催化氧化技术(SCO)开始受到关注，利用催化剂将烟气中的NO转化为易溶于水且能与水反应的NO2，之后再采用碱液进行吸收，该技术可结合传统湿法脱硫工艺实现SO2与NO
x
的协同净化处理。
[0004]目前，国内外主要致力于研究活性炭、分子筛、贵金属和过渡金属等负载型催化剂来催化氧化NO，其中贵金属催化剂和过渡金属催化剂有较高的活性。已有技术中，贵金属Pt基催化剂具有较高的NO催化氧化活性，但贵金属催化剂制备成本明显偏高，因而限制了其工业应用与推广。活性炭也具有一定的NO催化氧化效率，但其不耐高温，化学性质不稳定等缺点限制了其工业应用，而分子筛和过渡金属催化剂性质稳定，耐高温，且原料价廉易得，是近些年来NO催化氧化的研究重点。因此，如何利用分子筛作为催化剂来提高脱硝效率，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂及其制备方法和应用，不仅提高NO的氧化活性，同时催化剂具有较好的抗硫抗水性能，更有利于实际工业条件的应用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、将硅源与金属源进行球磨，然后加入碱液搅拌均匀，得到溶胶；
[0009]S2、将所述溶胶进行高温晶化，得到中间产物；
[0010]S3、将所述中间产物洗涤至中性，抽滤分离，对固体产物干燥后，进行高温煅烧，即得到金属掺杂MFI型分子筛催化剂。
[0011]可选地，在上述技术方案中，步骤S1所述硅源包括硅酸乙酯、气相二氧化硅和硅溶胶中的一种；所述金属源包括锰、钴和铬中的一种；所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、四丙基氢氧化铵溶液和四乙基氢氧化铵溶液中的一种或多种。
[0012]可选地，在上述技术方案中，所述碱液的浓度为1
‑
3mol/L。
[0013]可选地，在上述技术方案中，其特征在于，步骤S1所述球磨的研磨速度为200
‑
600r/min、研磨时间为1
‑
6h。
[0014]可选地，在上述技术方案中，步骤S2所述高温晶化的温度为80
‑
200℃、时间为12
‑
72h。
[0015]可选地，在上述技术方案中，步骤S3所述将中间产物洗涤至中性，对固体产物干燥后，进行高温煅烧，具体包括：将所述混合物B以去离子水或乙醇为溶剂进行洗涤至中性，然后将所述固体产物在50
‑
80℃下干燥12
‑
18h，后在升温速率为1
‑
5℃/min、温度400
‑
700℃条件下煅烧0.5
‑
6h。
[0016]本专利技术第二目的在于提供一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂，采用上述所述的金属掺杂MFI型分子筛催化剂的制备方法制备。
[0017]可选地，在上述技术方案中，所述金属掺杂MFI型分子筛催化剂包括85
‑
95％的二氧化硅，3％
‑
10％的MOx，其余为Na2O、K2O，其中，M为锰、钴或铬，x＝(2、4/3或3/2)。
[0018]可选地，在上述技术方案中，所述金属掺杂MFI型分子筛催化剂的直径为0.1
‑
10μm、孔径为0.1
‑
2.0nm、比表面积为50
‑
200m2/g。
[0019]本专利技术第三目的在于提供一种上述所述的金属掺杂MFI型分子筛催化剂的应用，将金属掺杂MFI型分子筛催化剂用于NO氧化，利用O2与NO发生氧化反应将其转换为NO2用碱液进行吸收再利用。
[0020]相对于现有技术，本专利技术提供的金属掺杂MFI型分子筛催化剂及其制备方法和应用具有以下优势：
[0021](1)本专利技术利用NO氧化反应的活性金属作为活性位点发挥催化作用，以MFI型分子筛作为载体，利用球磨法提高活性金属在MFI型分子筛上的掺杂量，使产物既具有很好的氧化活性，也具有普通金属氧化物不具备的抗硫抗水特效。
[0022](2)本专利技术制备的金属掺杂MFI型分子筛催化剂适用于处理含氮氧化物的工业烟气，受工业烟气中水蒸气、SO2等杂质组分的不利影响小，处理NOx的浓度范围宽，产物易回收，在实际应用中，不需要对原有尾气排放系统进行较大改造，操作简单，易于控制，符合我国实际国情，易于推广使用，具有较高的应用价值。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例所述的金属掺杂MFI型分子筛催化剂的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0027]结合图1所示，一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0028]S1、将硅源与金属源进行球磨，然后加入碱液搅拌均匀，得到溶胶；
[0029]S2、将所述溶胶进行高温晶化，得到中间产物；
[0030]S3、将中间产物洗涤至中性，抽滤分离，对固体产物干燥后，进行高温煅烧，即得到金属掺杂MFI型分子筛催化剂。
[0031]本专利技术实施例以MFI分子筛为框架结构，将合成前体以机械研磨的方法处理后再进行合成，可合成高金属掺杂量MFI型分子筛催化剂，高金属掺杂量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属掺杂MFI型分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将硅源与金属源进行球磨，然后加入碱液搅拌均匀，得到溶胶；S2、将所述溶胶进行高温晶化，得到中间产物；S3、将所述中间产物洗涤至中性，抽滤分离，对固体产物干燥后，进行高温煅烧，即得到金属掺杂MFI型分子筛催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1所述硅源包括硅酸乙酯、气相二氧化硅和硅溶胶中的一种；所述金属源包括锰、钴和铬中的一种；所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、四丙基氢氧化铵溶液和四乙基氢氧化铵溶液中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱液的浓度为1
‑
3mol/L。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1所述球磨的研磨速度为200
‑
600r/min、研磨时间为1
‑
6h。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2所述高温晶化的温度为80
‑
200℃、时间为12
‑
72h。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3所述将所述中间产物洗涤至中性，抽滤分离，对固体产物干燥后，进行高温煅烧，具体包括：将所述中间产物以去离子水或乙醇为溶剂进行洗涤至中性，抽滤后将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃远航，毛惠东，杨犁，马广伟，王存文，汪铁林，吴再坤，张燎原，吕仁亮，马家玉，杜军，
申请(专利权)人：上海申昙新材料科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：