[发明专利]一种用于氨选择性催化氧化的Ptx-Fe-ZSM-5分子筛催化剂

说明书

技术领域

本发明应用于环境催化净化技术领域，涉及一种用于消除工业、交通等过程中产生的氨(NH₃)气污染，将NH₃选择性催化氧化成无污染的N₂和H₂O的催化剂。

背景技术

目前，NH₃气污染的危害已经受到广泛关注，室内较低浓度的NH₃就会对人体的健康产生危害，刺激人体的眼睛、鼻黏膜等部位。而NH₃被氧化后又会产生NO、N₂O、NO₂等污染物，导致形成酸雨，引起大气污染及温室效应。工业来源(液NH₃生产过程中的尾气排放、燃煤烟气净化中NH₃选择性还原氮氧化物(NO_x)反应的NH₃泄漏)以及交通来源(柴油车尾气净化过程中NH₃选择性还原NO_x(NH₃-SCR)反应的NH₃泄漏)等导致的NH₃气污染是大气中NH₃气污染的重要来源。研究NH₃气污染的净化技术已经普遍引起了人们的关注。目前应用于工业及交通中消除NH₃气污染的技术中催化氧化技术是一种能耗较低而且不易引起二次污染、具有较好应用前景的方法。

NH₃选择性催化氧化技术是利用催化剂将NH₃选择性催化氧化成无污染的N₂和H₂O。目前常用的催化剂体系主要有以下三大类：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂以及离子交换沸石(分子筛)型催化剂。贵金属催化剂的温度窗口较低，但生成N₂的选择性不好，易产生N₂O副产物。金属氧化物催化剂的温度窗口偏高而且抗硫性能不好，不适宜应用于实际的工作条件。已报道的分子筛型催化剂的N₂选择性虽然较好，但温度窗口也普遍偏高，并且在SO₂和H₂O共存条件下催化剂的活性也有所降低。因此，需要开发新的低温催化效率高、选择性好、抗硫性能高的NH₃选择性氧化催化剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述目前常用NH₃氧化催化剂低温活性不好，选择性差以及文献中催化剂体系抗SO₂中毒能力差，不能适应实际工作条件的缺点，开发出一种新的氨选择性氧化催化剂。我们开发的Pt_x-Fe-ZSM-5系列催化剂具有较高的低温NH₃催化氧化活性和N₂选择性，并具有较好的抗SO₂性能。15,000h^-1空速条件下，250℃ NH₃转化率可以达到95％以上；300℃时100ppm SO₂共存条件下，NH₃转化率(100％)保持72h稳定不变，N₂选择性可达80％左右；同时采用的原料是对环境友好的材料，无毒无害。

为解决上述技术问题，本发明采用的主要技术方案如下：先制备一种具有高抗硫性、较好中温NH₃氧化活性(400℃和15,000h^-1空速条件下实现NH₃的转化率100％)、高N₂选择性并具有较大的比表面积(300m²/g)的Fe-ZSM-5分子筛催化剂。然后负载微量贵金属Pt在该Fe-ZSM-5催化剂上制得Pt_x-Fe-ZSM-5系列催化剂，使低温活性(250℃和15,000h^-1空速条件下实现NH₃的转化率达到95％以上)明显提高，而且抗SO₂中毒性能优良。