[发明专利]一种反蛋白石分子筛催化剂以及制备方法

说明书

本发明公开了一种反蛋白石分子筛催化剂以及制备方法，本方案首次提出用复合分子筛催化剂，水热法提高其结晶性能，其催化活性温度最低可达120℃，氮氧化物降解效率达到95％，该分子筛具有更好的低温活性和更宽的温度操作区间，并通过负载活性物质，进一步提高分子筛在催化消声器中的氮氧化物转化率。

技术领域

本发明属于催化剂材料领域，尤其是一种反蛋白石分子筛催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是多种氮氧化合物的总称，其中对大气环境造成污染的主要包括NO、NO₂、N₂O，是空气污染问题的引发因素之一。全球排入大气中的氮氧化物逐年增加，已经达到千万吨以上。氮氧化物的来源大致有两类，一类是固定源，主要来源于锅炉以及焚烧炉排出的烟气，另一部分来自于移动源汽车和轮船等交通工具排放的尾气。其中，柴油车对城市氮氧化物的排放贡献相当大。如何有效遏制柴油机动车尾气排放，对于改善城市大气环境有着积极和重要的作用。机动车尾气氮氧化物控制技术可以分为三大类：机前控制技术，机内控制技术和机外控制技术 (即后处理技术)。

后处理技术是对已产生的氮氧化物采取措施来减少其排放，这也是目前国内外普遍采用的脱硝方法和研究热点。选择性催化还原(SCR)指利用氨、尿素、CO、H2或烃类为还原剂，在氧气浓度高出NOx浓度两个数量级以上的条件下，还原剂选择性地优先把NOx还原为N₂而非与O₂发生反应，在该类反应中反蛋白石催化剂起到了至关重要的作用。

反蛋白石结构(inverse opal)代表了一大类可望实现完全光子带隙的结构，这种结构只要填充材料的折射率跟周边的介质(例如空气)的比值达到一定的数值时，其周期对称的结构将出现完全光子带隙。它以 SiO2，PS，PMMA等蛋白石为模板，在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，填充完毕待材料在空隙间矿化后，通过锻烧、化学腐蚀、溶剂溶解等方法除去初始的SiO₂或聚合物模板。原有的模板除去后得到规则排列的球形的空气孔，空气的折射率接近1，要求填充材料有高的折射率和所在波长的光学透明。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种选择性催化还原发动机尾气系统。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种反蛋白石分子筛催化剂，该反蛋白石催化剂按照下列步骤制备而成：

步骤一、制备分子筛反蛋白石结构

以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝(1-3)：(0.1-0.5)： (100-120)，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入PS微球，老化24-30h，而后将合成液转入反应釜，在170-180℃下晶化1.5-2h后以15-20℃/min的速度降温至室温(25-30℃)，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为中性(pH6.8-7.2)，在60-70℃下干燥，干燥后在500-550℃下烧结2-3h, 并进行退火处理从而使分子筛形貌变为反蛋白质结构；

步骤二、负载活性物质

活性物质是质量百分数为6-7％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24-30h，使活性物质硝酸铈的质量达到步骤一中合成的反蛋白质结构质量的5％-25％，在110-120℃下干燥 1-2h，之后将样品放入马弗炉，在500-550℃条件下煅烧3h，得到成品，该步骤用以提升反蛋白石结构的脱硝能力。

在上述技术方案中，步骤一中，所述的苯乙烯及去离子水的体积比优选为1：5-1：10。

在上述技术方案中，步骤三中，所述的活性物质硝酸铈占反蛋白质结构质量的比例优选为10％-20％。