一种蜂窝陶瓷型整体催化剂及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝陶瓷型整体催化剂及其制备方法与应用，所述整体型催化剂以蜂窝陶瓷为载体，在蜂窝陶瓷表面涂敷β分子筛作为涂层，然后在β分子筛涂层表面负载活性组分贵金属；所述的贵金属活性组分为下列一种或两种：钯或铂；所述蜂窝陶瓷型整体催化剂中，β分子筛涂层与蜂窝陶瓷的质量比为0.02～0.2∶1，贵金属与β分子筛涂层的质量比为0.02～0.2∶1，所述的蜂窝陶瓷为堇青石蜂窝陶瓷；本发明专利技术以高硅或全硅β分子筛为整体催化剂的涂层，具有抗水性好，热稳定性高等特点，以其作为涂层的整体燃烧催化剂在高温下也可保持较好的活性和稳定性，适于作为催化燃烧催化剂应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种整体型催化剂，具体涉及一种以蜂窝陶瓷为基底，以全硅或高硅 β分子筛为涂层的整体催化剂及制备方法和在催化燃烧领域中的应用。
技术介绍
作为一种废气处理技术，催化燃烧可有效地将废气中含有的小分子挥发性有机物 在较低温度下完全氧化为CO2和H2O而除去。近年来，随着人们对环境问题的重视，这一技 术在国内外得到了大量研究和快速的发展。催化燃烧法的实施关键在于催化剂的效率，目前所研究的催化剂按照活性组分种 类可以分为贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂等。在实际中，为了增加催化剂的机械 强度和降低压降，一般要把活性组分涂敷到具有规整孔道的耐热骨架材料如堇青石蜂窝陶 瓷上，制成整体催化剂来使用。同时由于骨架材料的比表面积太小，不利于活性组分的分 散，所以在负载活性组分之前，还需要在骨架材料表面先涂上一层高比表面的涂层，来提高 活性组分的分散度。Y-Al2O3因具有良好的粘附性和较大的比表面积，成为最常用的涂层 材料之一，但Y-Al2O3的热稳定性比较差，高温下会与活性组分作用，从而影响催化剂的性 能，此外，其抗水性能也不是很好，因此为提高其热稳定性和疏水性，还需要对Y-Al2O3的 表面进行修饰，或者使用其它的涂层。添加其它助剂如&02、Mg0、La203、CeA等碱土金属及 稀土元素氧化物等是常用的手段，例如中国专利CN1488435采用碱土金属和二氧化硅作为 助剂，中国专利CN1415410，则采取TiO2, 等作为助剂，均具有比较好的效果。同时，人 们也在积极开发新的涂层材料，中国专利CN1903428A制备了 CeO2氧化物作为涂层材料，而 此前专利技术人所在课题组所制备的具有六铝酸盐晶体结构的Sra3Biia5Liia2MnAl11O19涂层，也 取得了比较好的结果(高校化学工程学报，22 (2008) :%4-959)，但六铝酸盐的缺点之一是 制备需要经过1200°C以上的高温焙烧，经过这一处理之后比表面积会非常小。另一方面，分子筛因其良好的强离子交换能力，高机械强度，热化学稳定性在石油 化工催化和环保等领域广泛应用。如用于石油化工分离过程的膜反应器，用于汽车尾气净 化的整体催化转化器都利用了整体化分子筛，因此，也可以期望将其作为涂层用于催化燃 烧领域，进一步的，利用合适的方法可以得到高硅甚至纯硅水平的分子筛，这样的分子筛可 以具有很高的疏水性，从而进一步改善催化剂的抗水性能。除此以外，在使用分子筛作为涂层时，其整体化方法除了普通的浸涂法，还可以利 用一种更为有效的原位合成技术，即将骨架材料浸在合成分子筛的溶液中，在分子筛合成 条件下，使分子筛牢固的生长在骨架材料上，这样的制备方法可以使得分子筛涂层与整体 材料以化学键接触，得到高机械强度和稳定性的目标催化剂。专利US4800187使用原位合成技术在蜂窝陶瓷表面合成了多种分子筛，专利 US4904518在硅片表面水热合成了 ZSM-5，ZSM-20等多种分子筛，但上述专利技术有个缺 点是载体表面的分子筛生长的不均勻，于是专利CN991U822提出了先在堇青石蜂窝陶瓷 上涂敷一层含有A1203、SiO2和Nii2O的凝胶液然后再进行负载分子筛的方法，其系列专利99130818采用了同样的方法负载合成镁碱分子筛，此方法条件对合成条件要求苛刻，因此 专利CN101574664提出了先对堇青石采用先酸后碱处理再进行负载合成MCM-22分子筛的 方法，但此方法的操作较为复杂，酸碱处理的温度都较高，易破坏堇青石的机械强度。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种用高硅或全硅β分子筛作为涂层的整体型贵金属催化 剂，以及其制备方法和在催化燃烧过程中的应用，高硅或全硅β分子筛涂层的使用，可使 得催化剂具备更高的活性、抗水性和稳定性，而通过对蜂窝陶瓷载体进行处理，改变了其表 面性质，提高了原位合成实现β分子筛整体化的均勻性，可使得骨架材料和分子筛结合更 加牢固，且该方法操作简单。本专利技术采用的技术方案是一种具有高稳定性和疏水性的蜂窝陶瓷型整体催化剂，所述蜂窝陶瓷型整体催化 剂以蜂窝陶瓷为载体，在蜂窝陶瓷表面涂敷β分子筛作为涂层，然后在β分子筛涂层表面 负载活性组分贵金属；所述的贵金属活性组分为下列一种或两种钯或钼；所述蜂窝陶瓷 型整体催化剂中，β分子筛涂层与蜂窝陶瓷的质量比为0.02 0.2 1，贵金属与β分子 筛涂层的质量比为0.02 0.2 1，所述的蜂窝陶瓷为堇青石蜂窝陶瓷。本专利技术所述的蜂窝陶瓷型整体催化剂的制备方法，所述的方法包括如下步骤(1)蜂窝陶瓷的表面活化将蜂窝陶瓷浸泡在质量分数为10 50%的强酸溶液 中，在25 90°C下浸泡2 10h，取出用去离子水洗涤至中性，干燥，在500 600°C烘焙 3 12小时，得到表面活化过的蜂窝陶瓷；(2)蜂窝陶瓷载体预处理取表面活化过的蜂窝陶瓷用质量浓度为20% 40% 的模板剂水溶液中浸泡2 10h，制备预处理后的蜂窝陶瓷载体；所述模板剂水溶液中模 板剂为下列之一四丙基氢氧化铵(TPAOH)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)或四乙基溴化铵 (TEABr)；(3)采取原位合成法在蜂窝陶瓷表面涂敷β分子筛将预处理后的蜂窝陶瓷 载体在β分子筛合成液中140°C晶化5 7d，使β分子筛原位生长于蜂窝陶瓷载体表 面，制成负载β分子筛涂层的蜂窝陶瓷载体；取出用去离子水洗涤至中性，干燥，最后在 400 650°C焙烧3 10小时，得到所述负载β分子筛涂层的蜂窝陶瓷；所述模板剂为下 列之一四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四乙基溴化铵；所述β分子筛合成液为模板 剂、硅源、铝源、卤化氢和水以物质的量比为0.48 0.52 1 0.00 0.02 0. ；35 0. 39 12. 63 13. 87的混合溶液；所述的硅源为下列之一硅胶、硅酸或正硅酸乙酯；所 述的铝源为偏铝酸钠；(4)通过浸渍法在负载β分子筛涂层的蜂窝陶瓷表面负载贵金属组分将负载 β分子筛涂层的蜂窝陶瓷载体浸入含有目标含量贵金属活性组分的贵金属盐溶液中，浸 渍8 1 后取出，干燥，然后500 600°C焙烧，即得蜂窝陶瓷型整体催化剂，所述的含 有目标含量的贵金属盐溶液中贵金属离子理论质量与β分子筛涂层的质量比为0.02 0.2 1，β分子筛涂层的重量为负载β分子筛涂层的蜂窝陶瓷重量除去未涂层前蜂窝陶 瓷重量的差值。所述的干燥是在100 120°C干燥8 12h。本专利技术β分子筛合成液为全硅β分子筛合成液或高硅β分子筛合成液；所述全 硅β分子筛合成液的硅源来自于硅胶、硅酸或正硅酸乙酯；所述全硅β分子筛合成液中不 含铝源；所述高硅β分子筛合成液中的硅源来自于硅胶、硅酸或正硅酸乙酯，所述的铝源 来自于偏铝酸钠，所述的硅源中的硅与铝源中的铝的摩尔比大于50 1，优选硅源中的硅 与铝源中的铝的摩尔比(SiO2Al2O3)大于300 1的高硅β分子筛合成液，硅的成份越大， 催化剂的活性就越高。进一步，所述的步骤(1)中强酸溶液为下列之一质量浓度为10 50%的硝酸、 质量浓度为10% 50%硫酸或质量浓度为10% 50%盐酸。所述的蜂窝陶瓷型整体催化剂的制备方法，所述的步骤( 模板剂水溶液为质量 浓度25 % 40 %的四丙基氢氧化铵水溶液、25 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种蜂窝陶瓷型整体催化剂，其特征在于所述蜂窝陶瓷型整体催化剂以蜂窝陶瓷为载体，在蜂窝陶瓷表面涂敷β分子筛作为涂层，然后在β分子筛涂层表面负载活性组分贵金属；所述的贵金属活性组分为下列一种或两种：钯或铂；所述蜂窝陶瓷型整体催化剂中，β分子筛涂层与蜂窝陶瓷的质量比为０．０２～０．２∶１，贵金属与β分子筛涂层的质量比为０．０２～０．２∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽凯，王洪平，陈银飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86