[发明专利]一种用于脱除NOx的Fe-beta分子筛及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于脱除NOx的Fe‑beta分子筛合成方法，包括以下步骤：将硅源、有机模板剂、无机碱、铝源与部分铁源依次分散到水中，搅拌形成均匀初始凝胶混合物；将初始凝胶置于高温高压反应釜中升至要求温度进行老化反应，老化结束后，通过在线加料装置原位加入剩余铁源，升至晶化温度后进行晶化反应；晶化结束后过滤、洗涤至滤饼呈中性，重新分散到含有一定浓度草酸或草酸铵溶液中，升至要求温度进行反应；反应结束，分离所得混合物，洗涤、干燥、焙烧，得到Fe～beta分子筛。本发明的一种用于脱除NOx的Fe‑beta分子筛及其合成方法和应用，既能提高Fe‑beta分子筛中铁的含量，且铁物种以单体铁的形式存在，减少铁氧化物团簇的形成，使得制备的Fe‑beta具有优异的NOx脱硝活性。

技术领域

本发明涉及一种用于脱除NOx的Fe-beta分子筛及其合成方法和应用，属于分子筛合成与应用技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)排放是造成大气污染的主要成因之一，移动源尤其是柴油车尾气排放的NOx随着机动车保有量的增加，已经成为NOx排放的主要来源，全球各国纷纷推出严格的NOx排放控制法规。NOx选择性催化还原技术(NH₃-SCR)成为解决柴油车尾气排放控制最有效的技术路线。分子筛具有大的比表面积、规则的孔道结构、较高的热稳定性和水热稳定性，作为载体材料，负载Fe、Cu等组分制备的催化剂具有良好的脱硝性能。

beta分子筛具有三维十二元环孔道结构，大量研究表明Fe改性的beta分子筛具有较宽的脱硝活性窗口，中高温活性高，N₂选择性好，是一类优良的脱硝催化剂。专利CN107029781 A公布了一种采用液态离子交换-浸渍方式引入Fe和Ce制备改性beta，具有低温脱硝活性高、水热稳定性好的特点。Iwasaki(Applied Catalysis B-Environmental,2011,102(1-2):302-309)采用化学气相沉积法制备了不同分子筛负载Fe活性组分催化剂，与ZSM-5、FER、ITL、MOR相比，Fe-beta具有最高的脱硝活性。Mauvezin(Catal.Lett.1999,62,41)发现Fe改性beta催化NH₃还原N₂O反应活性优于Fe-ZSM-5。

对分子筛进行金属改性的方法主要有液态离子交换(J.Catal.2001,202,156，Catal.Comm 3(2002)385-389)、固相离子交换、化学气相沉积、一步法合成金属改性分子筛。不同的制备方法影响金属的负载量、活性组分的存在形态，从而影响催化反应的性能。液相离子交换法重复性略差，且负载量受限，一般低于3％(Catal.Lett.52(1998)13，J.Catal.190(2000)384)，而化学气相沉积法要求铁源为含铁有机化合物。一步法合成Fe-beta，通常实际进入骨架的Fe含量很低，或者通过含氟体系来提高骨架铁含量。专利CN105253895 A公布了一种骨架中高含量Fe的beta分子筛及其制备方法，以铁配合物为铁源，四乙基氢氧化铵阳离子为模板剂，一步法合成Fe-beta，骨架Fe含量达到3-8wt％。

为了获得具有高NOx脱除活性的Fe-beta，通常要求铁含量不能太低，且铁物种以单体铁形式存在，避免铁氧化物团簇的形成。现有技术中Fe-beta分子筛合成方法不能够达到上述要求，因此亟需一种Fe-beta分子筛合成方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种用于脱除NOx的Fe-beta分子筛及其合成方法和应用，既能提高Fe-beta分子筛中铁的含量，且铁物种以单体铁的形式存在，减少铁氧化物团簇的形成，使得制备的Fe-beta具有优异的NOx脱硝活性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于脱除NOx的Fe-beta分子筛合成方法，包括以下步骤：

将硅源、有机模板剂、无机碱、铝源与部分铁源依次分散到水中，搅拌形成均匀的初始凝胶混合物；