一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂、制备方法及其应用技术

一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂、制备方法及其在ABS树脂生产尾气处理中的应用，属于挥发性有机物催化剂材料技术领域。是将纳米碳化硅/四氧化三铁混合后与分子筛前驱体均匀混合，原位生长复合型分子筛粉末；再制备Ce掺杂的ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于挥发性有机物(VOC)催化剂材料
，具体涉及一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂、制备方法及其在ABS树脂生产尾气处理中的应用。

技术介绍

[0002]ABS树脂是由丙烯腈(AN)、丁二烯(BD)、苯乙烯(ST)三种共聚单体制备出的一种三元共聚物，其兼具了三种组分各自的优异性能，是一种通用的热塑性工程塑料树脂。优秀的加工性能、耐化学性、机械强度以及电气性能使其在电子、汽车、建筑等不同领域具有广泛的应用，同时ABS树脂在电锻、喷涂等二次加工过程中应用也非常广泛。制备ABS树脂的装置共分四个主要单元：PBL(聚丁二烯胶乳)单元、HRG(高接枝粉)单元、SAN(苯乙烯
‑
丙烯腈)单元、掺混单元。PBL单元将丁二烯聚合成聚丁二烯，HRG单元以聚丁二烯和SM(苯乙烯)、AN接枝聚合成HRG粉，SAN单元以SM和AN为主要原料通过本体聚合生成SAN粒子，掺混单元将HRG单元生产的HRG接枝粉和SAN单元生产的SAN粒子及助剂在挤出机中掺混生产最终的ABS产品。HRG单元所生产的胶乳经絮凝、脱水、干燥后经过除尘器进行废气和粉料的分离，絮凝线除尘器尾气的主要成分为微量的丙烯腈、乙苯、苯乙烯、二甲苯等挥发性有机物(VOCs)。有毒尾气会对环境和人体健康造成直接危害，需对其处理达标后排放。因此，研究开发简单、高效、节能、稳定的VOCs废气处理技术具有重要意义。
[0003]催化氧化是在较低温度(150～300℃)将有机污染物氧化分解为水、二氧化碳和其它氧化物的过程，是目前国内外应用比较广泛的技术。催化氧化技术的核心是催化剂，其对催化氧化污染物的去除效率有决定性的作用。但是，目前工业中大量使用的仍然是昂贵的贵金属催化剂，由于贵金属价格较高，大大提高了企业环保成本。因此，开发一种成本低廉、具有高催化活性、选择性(常规VOC组分和丙烯腈)和寿命的催化剂具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对
技术介绍
中存在的不足，提供了一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂、制备方法及其应用。本专利技术制备工艺简单、环保、成本较低，解决了现有催化剂贵金属含量高、价格昂贵且容易发生中毒失效的问题，且本专利技术所述的催化剂材料具有高的催化活性及稳定性。
[0005]本专利技术所述的一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂的制备方法，其步骤如下：
[0006]a.将工业级纳米碳化硅/四氧化三铁进行水洗、碱洗、醇洗后(超声下洗涤20～40min后离心分离，不同溶剂分别重复2～3次，所使用的水为纯二次水，碱使用的是pH＝5的氢氧化钠水溶液，醇使用的是分析纯度乙醇)单独或以一定比例分散到水中超声分散开，再加入一定比例的前驱物Al(NO3)3、NaOH、H2O、TPAOH、TEOS和NaAlO2水热法原位合成碳化硅/
四氧化三铁复合4A分子筛、X分子筛或ZSM
‑
5分子筛颗粒，再经去离子水滤洗、烘干得到碳化硅/四氧化三铁复合4A分子筛、X分子筛或ZSM
‑
5分子筛原粉；Al(NO3)3、NaOH、H2O、TPAOH、TEOS、NaAlO2的质量用量比例为1：0.3～10：50～70：5～10：1～10：0.01～1，水中碳化硅/四氧化三铁质量分数分别为0.1～10％和0.1～10％；
[0007]b.将Co(NO3)2·
6H2O溶解在甲醇中形成透明溶液，Co(NO3)2·
6H2O的浓度为0.05～0.15mol L
‑1；随后将其注射到2
‑
甲基咪唑(MeIM)甲醇溶液中，2
‑
甲基咪唑的浓度为0.5～1.0mol L
‑1；室温下搅拌1.5～3.0h，所得沉淀物离心，沉淀再用乙醇洗涤数次，在60～80℃真空中干燥过夜，得到ZIF
‑
67粉末；Co(NO3)2·
6H2O甲醇溶液和2
‑
甲基咪唑甲醇溶液的体积比为1：0.8～1.2；
[0008]c.将Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O溶解在甲醇中形成透明溶液，Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O的浓度分别为0.05～0.1mol L
‑1和0.01～0.1mol L
‑1；随后将其注射到2
‑
甲基咪唑(MeIM)甲醇溶液中(Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O甲醇溶液与2
‑
甲基咪唑甲醇溶液的体积用量比例为1：0.3～1.5)，2
‑
甲基咪唑的浓度为0.5～1.0mol L
‑1；室温下搅拌1.5～3.0h，所得沉淀物离心，沉淀再用乙醇洗涤数次，在60～80℃真空中干燥过夜，得到Ce掺杂的ZIF
‑
8粉末，Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O质量比为1：0.3～12；
[0009]d.将步骤b中得到的1～3g ZIF
‑
67粉末浸渍到100～200mL PdCl2和PtCl2甲醇溶液中搅拌3～5h，PdCl2和PtCl2的浓度分别为0.1～1.0g L
‑1和0.1～1.0g L
‑1；通过离心去除悬浊液，离心产物干燥后置于管式炉中，在流动N2气体下以3～6℃/min升温速率升温至500～800℃加热2～5h，然后自然冷却至室温，得到组分A；
[0010]e.将步骤c中得到的Ce掺杂的ZIF
‑
8粉末置于管式炉中，在流动N2气体下以3～6℃/min升温速率升温至500～800℃加热2～5h，然后自然冷却至室温，得到组分B；
[0011]f.将步骤a得到的碳化硅/四氧化三铁复合4A分子筛、X分子筛或ZSM
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5分子筛原粉和高岭土按照质量比3～5：1的比例混合均匀，加入分子筛原粉和高岭土总质量0.05～10％的组分A和B，制成粒径均一的球形，烘干和焙烧(烘干和焙烧的温度为100～200℃和400～600℃，时间分别为8～10h和2～8h)后得到本专利技术所述的碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂，组分A和B的质量比为1：0.3～1.2。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0013]1.本专利技术所制备的碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂合成方法成熟通用，可以扩展到同类材料的制备中，工艺重复性好，相对安全，大量合成的可操作性也相对较高。与传统电加热不同，微波加热具有选择性，使催化剂更有效地利用微波能提高VOC气体催化氧化的效率，原位生长的碳化硅/四氧化三铁协同可以提高微波能利用率，解决了分子筛成型过程中复合不够均匀的问题，同时磁性四氧化三铁有利于材料磁性富集。
[0014]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅/四氧化三铁协同分子筛负载贵金属单原子催化剂的制备方法，其步骤如下：a.将工业级纳米碳化硅/四氧化三铁进行水洗、碱洗、醇洗后单独或以一定比例分散到水中超声分散开，再加入一定比例的前驱物Al(NO3)3、NaOH、H2O、TPAOH、TEOS和NaAlO2水热法原位合成碳化硅/四氧化三铁复合4A分子筛、X分子筛或ZSM
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5分子筛颗粒，再经去离子水滤洗、烘干得到碳化硅/四氧化三铁复合4A分子筛、X分子筛或ZSM
‑
5分子筛原粉；Al(NO3)3、NaOH、H2O、TPAOH、TEOS、NaAlO2的质量用量比例为1：0.3～10：50～70：5～10：1～10：0.01～1，水中碳化硅/四氧化三铁质量分数分别为0.1～10％和0.1～10％；b.将Co(NO3)2·
6H2O溶解在甲醇中形成透明溶液，Co(NO3)2·
6H2O的浓度为0.05～0.15mol L
‑1；随后将其注射到2
‑
甲基咪唑甲醇溶液中，2
‑
甲基咪唑的浓度为0.5～1.0mol L
‑1；室温下搅拌1.5～3.0h，所得沉淀物离心，沉淀再用乙醇洗涤数次，在60～80℃真空中干燥过夜，得到ZIF
‑
67粉末；Co(NO3)2·
6H2O甲醇溶液和2
‑
甲基咪唑甲醇溶液的体积比为1：0.8～1.2；c.将Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O溶解在甲醇中形成透明溶液，Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O的浓度分别为0.05～0.1mol L
‑1和0.01～0.1mol L
‑1，随后将其注射到2
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甲基咪唑的甲醇溶液中，Zn(NO3)2·
6H2O和Ce(NO3)3·
6H2O甲醇溶液与2
‑
甲基咪唑甲醇溶液的体积用量比例为1：0.3～1.5，2
‑
甲基咪唑的浓度为0.5～1.0mol L
‑1；室温下搅拌1.5～3.0h，所得沉淀物离心...

【专利技术属性】
技术研发人员：武春雷，董文慧，仇普文，王华伟，娄悦，徐骉，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：