本发明专利技术公开了一种铁-分子筛催化剂及其应用。所述铁-分子筛催化剂中铁与分子筛的质量比为0.05~6：100；所述铁-分子筛催化剂是以二环戊烯基铁或其烷基化、酰基化衍生物作为铁组分的前驱体，以分子筛作为载体，采用浸渍法或化学气相沉积法在分子筛表面负载前驱体，然后在400~600℃焙烧3~10小时制得。所述的铁-分子筛催化剂可作为氨选择性催化还原（SCR）氮氧化物的催化剂。本发明专利技术制得的催化剂具有好的活性，制备方法操作简单，合成条件易控制，易于工业化应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铁-分子筛催化剂及其应用，尤其涉及其在氮氧化物SCR消除过程中的应用。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一，其排放引起酸雨、光化学烟雾、城市灰霾天气等一系列环境问题，并对人体健康和生态环境造成巨大危害。我国在“十二五”已将氮氧化物浓度列入环境评价指标，脱硝治理技术工作日趋重要，具有广阔的应用前景。 选择性催化还原(SCR)NOx是目前工业应用最为广泛、成熟的脱硝技术之一。传统的商用SCR催化剂活性温度高、范围窄(350 450°C)，因而需要研发适用于中低温烟气条件的SCR脱硝技术，其核心是研制高活性、耐硫抗水的中低温SCR催化剂。目前所研究的催化剂种类可分为以下四大类贵金属、分子筛、炭基和金属氧化物催化剂。在这些催化剂中，金属-分子筛催化剂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。金属-分子筛催化剂最早作为SCR催化剂应用于具有较高温度的燃气电厂和内燃机的SCR系统中，所采用的分子筛类型主要包括Y、ZSM系列和丝光沸石(MOR)等，金属元素主要包括Mn、Cu、Co、Pd、V、Fe和Ce等。分子筛催化剂的制备方法对其有重要影响，目前主要采取的是离子交换法制备。专利CN200810227323. 9公开了离子交换法制备PtxFei_x-ZSM_5催化剂的方法。专利CN201010511126. 7则公开了一种离子交换法制备铜基ZSM-5催化剂的方法。然而，金属离子的性质和交换率对其催化剂还原NOx的活性有显著的影响。
技术实现思路
本专利技术第一个目的是提供一种具有好的活性和稳定性的铁-分子筛催化剂，该催化剂制备方法操作简单，合成条件易控制，易于工业化应用。本专利技术的第二个目的是将所述铁-分子筛催化剂用于氮氧化物SCR消除反应，该催化剂表现出良好的活性和稳定性。下面具体说明本专利技术的技术方案。一种铁-分子筛催化剂，所述铁-分子筛催化剂中铁与分子筛的质量比为O. 05飞100 ;所述铁-分子筛催化剂是以二环戊烯基铁或其烷基化、酰基化衍生物作为铁组分的前驱体，以分子筛作为载体，采用浸溃法或化学气相沉积法在分子筛表面负载前驱体，然后在40(Γ600 焙烧3 10小时制得。本专利技术优选所述铁-分子筛催化剂中铁与分子筛的质量比为f 6 :100。本专利技术使用的铁组分前驱体为环戊二烯基铁或其烷基化、酰基化衍生物，分子式为R-Fe (C5H5)2，其中R为H、烷基或酰基，所述的烷基优选C2 C6的烷基，例如乙基；所述的酰基优选C2 C6的酰基，例如乙酰基。本专利技术使用的环戊二烯基铁及其烷基化、酰基化衍生物的空间结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯环之间，这样的分子结构使得各铁原子之间具备相当大的间距，有助于铁在载体上分散度的提高。环戊二烯基铁及其衍生物的溶解度很好，利于浸溃法的使用；其挥发性很强，可在很低的温度下就挥发，利于化学气相沉积法的使用。本专利技术所述的分子筛载体优选β、Y或MCM-22分子筛，所述的分子筛硅铝比范围介于1(Γ300，这样有利于制备过程中环戊二烯基铁或其衍生物的扩散。更优选的分子筛是硅铝比范围介于2(Γ100的β分子筛。本专利技术优选所述分子筛在负载前驱体前，先通过如下方法进行预处理将分子筛在40(T60(TC下焙烧f 4h。具体的，所述的铁-分子筛催化剂按照下列步骤进行制备(I)前驱体溶液的制备将二环戊烯基铁或其烷基化、酰基化衍生物溶于溶剂中，制得前驱体溶液；(2)分子筛的预处理将分子筛在40(T60(TC下焙烧I 4h，取出； (3)采取浸溃法在预处理后的分子筛表面负载前驱体将预处理后的分子筛置于真空装置内作抽真空处理，然后按照所需的铁组分的理论负载量(即铁与分子筛的质量百分比)将前驱体溶液通过漏斗加到经真空处理的分子筛上，干燥得到负载前驱体的分子筛；(4)负载前驱体的分子筛在40(T60(TC焙烧3 10小时，得到铁-分子筛催化剂。所述步骤(I)中，所述的溶剂可以是乙醇、二甲苯、甲苯等。本专利技术对于所述前驱体溶液的浓度没有特别要求。所述步骤(3)中，干燥温度为室温 140°C，干燥时间为Γ12小时。所述步骤(4)中，焙烧温度优选为50(T550°C，焙烧时间优选为3飞小时。或者，所述铁-分子筛催化剂按照下列步骤进行制备(a)分子筛的预处理将分子筛在40(T60(TC下焙烧l_4h，取出；(b)采取化学气相沉积法在分子筛表面负载前驱体按照所需的铁组分的理论负载量将分子筛与前驱体机械混合，置于密闭装置内静置处理，得到负载前驱体的分子筛；(c)负载前驱体的分子筛在40(T600°C焙烧3 10小时，得到铁-分子筛催化剂。所述的步骤(b)中，静置处理条件为在密闭装置内于室温 110°C静置Tl2h。优选所述的静置处理在5(T80°C的温度条件下进行，优选静置时间为5 12小时。所述步骤(C)中，焙烧温度优选为50(T550°C，焙烧时间优选为3飞小时。本专利技术所述的铁-分子筛催化剂可作为氨选择性催化还原(SCR)氮氧化物的催化剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在本专利技术以二环戊烯基铁或其烷基化、酰基化衍生物作为制备催化剂的前驱体，所提供的制备方法操作简单，合成条件易控制，易于工业化应用。制得的催化剂具有好的活性，适于作为SCR催化剂。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此实施例I :以β分子筛为载体，二环戊烯基铁为前驱体，浸溃法制备硅铝比为25的β分子筛使用前先于500° C焙烧4h，然后置于真空装置内作抽真空处理。按Fe理论负载量(I. 0wt%，即铁与分子筛的质量百分比)称取所需质量的Fe(C5H5)2，溶于乙醇中。将所得含铁溶液通过一个长颈漏斗加入经过抽真空处理的β分子筛内。所得样品在烘箱中110°C干燥12h后于500°C焙烧4h，即得目标Fe/β催化剂A。实施例2 :以β分子筛为载体，二环戊烯基铁为前驱体，浸溃法制备硅铝比为300的β分子筛使用前先于500° C焙烧4h，然后置于真空装置内作抽真空处理。按Fe理论负载量(I. 0wt%)称取所需质量的Fe(C5H5)2，溶于二甲苯中。将所得含铁溶液通过一个长颈漏斗加入预先经过抽真空处理的β分子筛内，所得样品在烘箱中110° C干燥6h后于550° C焙烧4h，即得目标Fe/β催化剂B。实施例3 :以β分子筛为载体，乙基二环戊烯基铁为前驱体，浸溃法制备硅铝比为25的β分子筛使用前先于500° C焙烧4h，然后置于真空装置内作抽真空处理。按Fe理论负载量(I. 0wt%)称取所需质量的C5H2-Fe (C5H5)2，溶于甲苯中。将所得含铁溶液通过一个长颈漏斗加入预先经过抽真空处理的β分子筛内，所得样品在烘箱 中60° C干燥12h后于500° C焙烧4h，即得目标Fe/β催化剂C。实施例4 :以Y分子筛为载体，二环戊烯基铁为前驱体，浸溃法制备硅铝比为12的Y分子筛使用前先于500° C焙烧2h，然后置于真空装置内作抽真空处理。按Fe理论负载量(lwt%)称取所需质量的Fe(C5H5)2，溶于二甲苯中。将所得含铁溶液通过一个长颈漏斗加入预先经过抽真空处理的Y分子筛内，所得样品在烘箱中60° C干燥12h后于500° C焙烧4h本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁？分子筛催化剂，其特征在于：所述铁？分子筛催化剂中铁与分子筛的质量比为0.05~6：100；所述铁？分子筛催化剂是以二环戊烯基铁或其烷基化、酰基化衍生物作为铁组分的前驱体，以分子筛作为载体，采用浸渍法或化学气相沉积法在分子筛表面负载前驱体，然后在400~600℃焙烧3~10小时制得。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张泽凯，刘华彦，卢晗峰，陈银飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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