Fe-Cu制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
Fe
‑
Cu复合杂原子分子筛催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种用于
VOCs
催化燃烧反应的催化剂及其制备方法，具体涉及一种双金属与分子筛之间有协同作用的催化剂及其制备方法和在
VOCs
催化燃烧反应中的应用；属于催化

。

技术介绍

[0002]石油化工和有机化学品生产过程是挥发性有机物（
VOCs
）的主要来源之一
。VOCs
除了对环境极其有害外，还能刺激人类的皮肤和粘膜，并对人类和动物致癌
。
我国为了控制
VOCs
的排放量颁布了
《
中华人民共和国大气污染防治法
》
，相应出台了
《
大气污染物综合排放标准
》
（
GB16297
‑
1996
）对
16
种有机物限制了排放
。
因此制定有效和适用的方法去减少
VOCs
的排放是具有重要意义的
。
[0003]在处理
VOCs
排放技术中，催化燃烧因其具有独特的优势而常常被考虑
。
催化燃烧法又被称为催化氧化，是指高浓度
VOCs
在催化剂的辅助下对其进行氧化，将其降解为水和二氧化碳，普遍认为是一种高效而且节约能源的策略
。VOCs
中的大多数有机物都能在一定温度条件下被催化剂降解/>。
[0004]催化剂氧化
VOC
分子的原理一般为
VOC
分子在接触催化剂上的活性位点后，催化剂会被还原，而空气中的氧会将催化剂上的氧空位进行补充，催化剂会被氧化，整个氧化还原的过程会在催化燃烧过程中一直循环
。
通过改变反应途径，降低反应活化能，使反应温度大幅下降，可以达到低温燃烧
、
能耗降低
、
安全性提升
、
副产物少
、
处理效率高
、
不易再次污染
。
[0005]VOCs
催化燃烧反应的研究主要集中在催化剂上，目前研究最多的催化剂种类是贵金属催化剂
。
贵金属工业应用成本过高，难以实际应用，而过渡金属成本较低，具有多变的价态，往往能在甲苯氧化反应中取得较好的活性
。
[0006]中国专利
CN113786835A
以
Co3O4为活性组分，掺入碱土金属组分，进而显著提高催化剂在
VOCs
中的催化燃烧活性，但该方法需要使用酸溶液调节
PH
值，制备流程较为复杂
。
[0007]中国专利
CN106944092A
涉及
Fe
‑
MnO2催化剂的合成，该方法使用的
Fe
盐和
Mn
盐廉价易得，在温和的反应条件下，无需负载贵金属，在成本较低的情况下能获得较高的光热催化降解
VOCs
活性，但该种催化剂为单金属掺杂的金属氧化物，催化剂的活性位点较少
。
[0008]中国专利
CN107754809A
涉及
Cu
‑
Mn
‑
Zr
复合催化剂的制备，在催化降解酯类有机挥发物时，温度显然低于其他工业上已投入的大部分催化剂，但该制备方法为简单的金属混合，催化剂的比表面积较小，金属分散度和稳定性较差
。
[0009]目前的高效催化剂大多存在制备繁琐或者成本较高，催化剂的活性位点较少，甲苯氧化的转化率不高的问题，亟需开发新型的高效催化剂
。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨在提供一种
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂的制备方法，并将该催化剂应用于
VOCs
的催化燃烧
。
该方法制备的双金属杂原子分子筛催化剂具有操作简单
、
活性好
、
价格相对成本较低等优势，在相对温和的条件下能够将
VOCs
快速高效地降解
。
[0011]目前，杂原子分子筛催化剂通常具有高金属分散度和催化稳定性，但单一过渡金属的活性有限，为了提升过渡金属的活性，本专利技术利用双金属之间的协同作用，解决过渡金属活性差的问题
。
[0012]本专利技术提供了一种
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂，通过胺络合法制备，其中
Fe
：
Cu=0.2~1.5
：
0.2~2
（质量比）；本专利技术中的
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛中的铁原子和铜原子的比例对催化剂在
VOCs
氧化燃烧反应中的低温活性有明显的影响
。
本专利技术通过实验确定了活性较高的比列，优选地，
Fe
：
Cu=0.2~0.8
：
0.3~1.5。
[0013]本专利技术制得的
Fe
‑
Cu
复合催化剂具有较大的比表面积（
389.00~552.21cm2·
g
‑1），有利于有机废气和活性组分的接触，提高降解率，在低温（特别是在低于
327℃
）催化条件下活性较低，但是在
327~410℃
时催化活性显著提高，转化率达到
97~99%
，所述
Fe
：
Cu=0.2~0.8
：
0.3~1.5
的
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂在
300~410℃
的催化活性变得更好
。
[0014]本专利技术提供了上述
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：1）将胺络合剂
、
三水硝酸铜
、
九水硝酸铁在烧杯中混合搅拌一段时间直至均匀；所述胺络合剂为三乙醇胺
、
三乙烯四胺
、
异丙醇胺和磷酸三乙醇胺中的一种；2）将步骤1）搅拌均匀后的混合物中添加分子筛模板剂，搅拌均匀；所述分子筛模板剂为四丙基氢氧化铵
、
四丙基溴化铵
、
四乙基氢氧化铵中的一种，模板剂的质量浓度为
20~40%
；3）向步骤2）的混合物中添加十八水硫酸铝，搅拌均匀；4）搅拌状态下向步骤3）的混合物中用滴管缓慢滴加正硅酸乙酯，搅拌均匀；上述原料的配比为：正硅酸乙酯：络合剂
:
金属源的摩尔比为
50~150
：
1~5
：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂，通过胺络合法制备，其中
Fe
：
Cu
的质量比为
0.2~1.5
：
0.2~2
，所述
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂的比表面积为
389.00~552.21cm2·
g
‑1，在
320~410℃
时催化甲苯燃烧转化率能达到
97~99%。2.
一种权利要求1所述的
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）将胺络合剂
、
三水硝酸铜
、
九水硝酸铁在烧杯中混合搅拌一段时间直至均匀；所述胺络合剂为三乙醇胺
、
三乙烯四胺
、
异丙醇胺和磷酸三乙醇胺中的一种；2）将步骤1）搅拌均匀后的混合物中添加分子筛模板剂，搅拌均匀；所述分子筛模板剂为四丙基氢氧化铵
、
四丙基溴化铵
、
四乙基氢氧化铵中的一种，模板剂的质量浓度为
20~40%
；3）向步骤2）的混合物中添加十八水硫酸铝，搅拌均匀；4）搅拌状态下向步骤3）的混合物中用滴管缓慢滴加正硅酸乙酯，搅拌均匀；5）将步骤4）中的混合物在室温条件下进行搅拌过夜；6）将步骤5）中的混合物装入聚四氟乙烯内衬中并装好水热釜，随后将其放入烘箱进行晶化；7）将步骤6）中晶化完成后的催化剂洗涤至中性并离心和烘干，随后放入马弗炉进行焙烧；8）将步骤7）中焙烧完的样品与配置好的氯化铵溶液进行混合搅拌，同时在水浴锅中加热交换，将多次交换后的样品离心和干燥，干燥后的样品放入马弗炉进行焙烧，最终得到
Fe
‑
Cu
复合杂原子分子筛催化剂；所用原料的比例如下：正硅酸乙酯
、
胺络合剂
、
金属源的摩尔比为
50~150
：
1~5
：
1~3
，
Fe
：
Cu
的质量比为
0.2~1.5
：
0.2~2
；正硅酸乙酯与模板剂的质量比为
10~25
：
15~30
；正硅酸乙酯与十八水硫酸铝的质量比为
10~25
：
0.1~2。3.
根据权利要求2所述的
Fe
‑
Cu
复合杂原子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：李文林，张杰，郑家军，张少平，白昊，马一榕，李瑞丰，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：