[发明专利]一种封装型分子筛金属催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种封装型分子筛金属催化剂及其制备方法与应用。所述制备方法包括：至少将金属盐前驱体与水或包含有机胺的水溶液均匀混合，形成金属盐水溶液或络合金属盐水溶液；再将其与至少用于合成分子筛的母液混合，之后进行水热反应，获得包含分子筛的中间产物；对所述中间产物进行高温处理，并且将生成的金属团簇或金属纳米颗粒均匀分布在分子筛晶体的孔道或笼状结构内，获得封装型分子筛金属催化剂。本发明的用于催化氧化亚氮分解的封装型分子筛金属催化剂的制备方法简单，所制备的封装型分子筛金属催化剂具有绿色无毒性、成本低、活性高、寿命长等优点，可用于固定和/或移动源尾气中氧化亚氮的催化分解和脱除，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及一种分子筛金属催化剂，具体涉及一种用于氧化亚氮低温分解的封装型分子筛金属催化剂及其制备方法与应用，属于工业温室气体氧化亚氮污染减排与控制，以及环境催化技术领域。

背景技术

氧化亚氮(N₂O，又称笑气)是第三大的人为温室气体，也是最大的平流层臭氧消耗物质。N₂O是一种温室效应极强的气体，其温室效应是二氧化碳(CO₂)的310倍。而且N₂O在大气层中的存在寿命长达114年，对臭氧层的破坏极其显著。N₂O的排放包含自然界的生物排放和人类活动引起的排放两部分，其中自然排放的N₂O中约含氮量为1100万吨/年，而人为排放量约为每年600万吨。鉴于N₂O在大气中浓度不断上升的趋势及其对大气环境极大的破坏性，对其排放控制和处理相关技术的研究显得尤为迫切。己二酸、硝酸生产和化石燃烧等工业过程中产生的N₂O可以通过后处理技术得到有效的控制。直接催化分解方法因其简单、高效、低能耗成为N₂O减排的研究热点。

N₂O直接催化分解的核心是开发高催化活性、高稳定性的催化剂。分子筛具有比表面积大、孔道和酸性可调等特点，而且可通过改变硅铝比来实现其高水热稳定性，因此其在N₂O催化分解应用中具有广阔的前景。但目前的用于N₂O分解的分子筛催化剂主要是通过离子交换等方法制备的负载型催化剂。这种催化剂的活性颗粒尺寸不可控，另外在分子筛表面的活性颗粒在反应过程中容易发生聚集和流失，导致活性下降。因此，制备用于N₂O分解的高活性、长寿命的分子筛催化剂仍面临挑战。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于氧化亚氮低温分解的封装型分子筛金属催化剂及其制备方法，以克服现有技术的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述封装型分子筛金属催化剂在催化分解氧化亚氮中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种封装型分子筛金属催化剂的制备方法，其包括：

至少将金属盐前驱体与水或包含有机胺的水溶液均匀混合，形成金属盐水溶液或络合金属盐水溶液；

将所述金属盐水溶液或络合金属盐水溶液与至少用于合成分子筛的母液混合，之后进行水热反应，获得包含分子筛的中间产物；

对所述中间产物进行高温处理，并且将生成的金属团簇或金属纳米颗粒均匀分布在分子筛晶体的孔道或笼状结构内，获得封装型分子筛金属催化剂。

在一些优选实施例中，所述金属盐前驱体包括含有金属的硝酸盐和/或氯化物等，其中所述金属包括Fe、Cu、Co、Rh、Ru、Pd、Pt、Ni等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些优选实施例中，所述包含有机胺的水溶液包括有机胺与水的混合液，所述有机胺包括氨水、乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些优选实施例中，所述水热反应的温度为70～200℃。