[发明专利]一种双金属分子筛催化剂及其制备和应用

说明书

本发明提出一种双金属分子筛催化剂，是用两种金属改性的KIT‑6分子筛催化剂，所述金属选自Mn、Ce、Co、Ni中的两种，Si与各改性金属的摩尔比互相独立地为10～60。本发明还提出所述双金属分子筛催化剂的制备方法和应用。本发明与传统负载型催化剂相比，金属氧化物进入骨架内，相互结合更为牢固，金属离子不易溶出，催化剂性能稳定。本发明制备的金属分子筛催化剂有独特的三维立方孔道，孔壁厚、孔径大、孔道相互贯通且开放有序有利于物质扩散，减少内部传质阻力，不易堵塞孔道。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用金属修饰改性的催化剂、及其制备和应用。

背景技术

PPCPs是指药物和个人护理产品，含有PPCPs的废水中的代表物质有抗微生物药、解热止痛消炎药、雌激素和其他药品(如调血脂药、抗癫痫药、镇定剂、造影剂等)以及化妆品中常用的香料。卡马西平具有广谱药效,不仅是抗癫痫的首选药物,还经常被用来治疗抑郁、心律失常等疾病,因其药效显著而被大量使用。卡马西平通过药厂废水和人体代谢进入环境，在污水处理厂、地表水甚至饮用水中均检测到了卡马西平的存在。随着研究发现卡马西平在对癫痫、抑郁、心律失常等疾病有较好疗效的同时也具有一些副作用如恶心呕吐、食欲改变、肝功能异常以及皮肤损害等，其已成为目前最受关注的PPCPs类污染物之一。研究人员指出，这类药物相对稳定，在污水处理和饮用水处理过程中很难通过活性污泥和膜生物反应器等常规生物水处理方法将其有效去除。

臭氧作为一种新型的绿色清洁氧化技术，因其具有强氧化性和消毒能力，已在水处理领域被广泛应用。但由于单独臭氧存在对污染物氧化具有选择性、臭氧利用率低、难以彻底矿化污染物等缺陷，使这一技术的应用在一定程度上受到限制。催化臭氧氧化技术是利用催化剂促进臭氧分子分解产生氧化性更强的羟基自由基等活性中间体来强化臭氧氧化能力，催化臭氧产生的羟基自由基氧化能力更强且对污染物无选择性。催化臭氧氧化技术的关键在于高活性催化剂的研发和制备。

介孔分子筛MCM-41、SBA-15、KIT-6等由于具有比表面积高、孔道结构有序、水热稳定性高等优点，被广泛应用于吸附、分离和催化领域。相较于MCM-41和SBA-15，KIT-6具有独特的三维立方孔道，孔壁厚、孔径大、孔道相互贯通且开放有序有利于物质扩散，减少内部传质阻力，不易堵塞孔道。但是纯KIT-6是中性骨架且活性位点少。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的之一是提出一种双金属分子筛催化剂。

本发明的第二个目的是提出所述双金属分子筛催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提出所述双金属分子筛催化剂的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种双金属分子筛催化剂，是用两种金属改性的KIT-6分子筛催化剂，所述金属选自Mn、Ce、Co、Ni中的两种，Si与各改性金属的摩尔比互相独立地为10～60。

纯KIT-6是中性骨架且活性位点少。因Mn、Ce、Co、Ni金属氧化物具有多种价态，具有良好的氧化还原能力，选择Mn、Ce、Co、Ni对KIT-6进行改性，提高了KIT-6的催化能力。

优选地，所述双金属分子筛催化剂比表面积为600～800m²/g，平均孔径为2～10nm，总孔容为0.5～2.0cm³/g。

更优选地，所述的两种金属选自以下组中的一种：Mn和Ni、Ce和Co、Mn和Co；Si与各改性金属的摩尔比为：Si/Mn＝Si/Ni＝15～25，Si/Ce＝Si/Co＝15～25、Si/Mn＝Si/Co＝20～60。

本发明所述的双金属分子筛催化剂的制备方法，包括操作：

模板剂、正丁醇、硅源、金属盐溶于酸溶液中制成混合物，在20～60℃下反应20～30h；