[发明专利]一种Mn-Ce-Sb/多级孔道ZSM-5催化剂的制备及其低温脱硝应用

说明书

本发明公开了一种Mn‑Ce‑Sb/多级孔道ZSM‑5催化剂的制备及其低温脱硝应用，通过软模板法制备了多级孔道ZSM‑5分子筛，并且通过浸渍法负载Mn、Ce、Sb合成Mn‑Ce‑Sb/多级孔道ZSM‑5催化剂来提高其低温脱硝性能及抗硫性能。多级孔道ZSM‑5分子筛具有发达的孔道结构，结合了微孔分子筛的可调变酸性、良好水热稳定性和介孔材料的优异传质扩散性能，且制备简单，具有良好的重复性。采用此方法制备的多级孔道ZSM‑5分子筛催化剂表现出良好的低温脱硝性能及抗硫性能。

技术领域

本发明属于分子筛催化技术领域，特别是一种Mn-Ce-Sb/多级孔道ZSM-5催化剂的制备及其在低温脱硝方面的应用。

背景技术

NO_x作为一类污染物，会生成光化学烟雾(能对生物体眼睛产生刺激作用，并能使植物组织机能衰退，造成作物的产量下降)、加重雾霾天气、酸雨、破坏高空中臭氧层，加剧全球气候变暖，还是形成PM_2.5的主要前驱体。除了这些对环境方面产生的危害，还会对生物体产生不可逆的危害，比如NO会对人的呼吸系统有强烈刺激作用，吸入肺部之后会腐蚀和刺激肺部组织，造成肺水肿、胸闷、呼吸窘迫等症状严重时甚至会导致生命危险。NO_x是近年来我国重点关注的污染物之一。

氮氧化物去除方法中，选择性催化还原(SCR)技术因其优异的去除效率而被广泛使用。该技术的核心是稳定高效的催化剂，其中ZSM-5分子筛具有独特的晶体孔道结构、可调变的酸性以及良好的水热稳定性等特点，使其具有特殊的“择形”催化及吸附分离性能，有非常广泛的应用。

传统的ZSM-5分子筛孔径小于1nm，不利于大分子反应物进入活性位点，也不利于反应物、中间产物、目标产物的流通，容易造成转化率降低以及焦炭沉积，制约了它在大分子催化转化中的应用。多级孔道分子筛通过同时加入微孔结构和介孔结构的导向剂，获得了兼具微孔和介孔的结构，可以结合微孔分子筛的可调变酸性、良好水热稳定性和介孔材料的优异传质扩散性能等优点。且在不需要任何的化学改性的情况下，孔径的增大有助于硫酸铵盐的气化和分解，大大减少催化剂表面硫酸铵盐的沉积。

过渡金属Ce、Mn具有多种可变价态，具有较强的氧化还原性能，Mn基分子筛催化剂在催化反应中表现出良好的低温脱硝活性，Ce有优良的储氧能力，展现了很强的应用潜力。而金属Sb的高导电性也会对催化剂表面酸度和还原性产生促进作用，从而具备优异的脱硝性能，同时有研究表明负载Sb可提高催化剂在低温下的抗硫性。所以研制Ce、Mn、Sb负载的多级孔道的分子筛并研究其在低温脱硝催化剂领域的应用是非常有意义的。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种Mn-Ce-Sb/多级孔道ZSM-5催化剂的制备及其在低温脱硝方面的应用，通过添加微孔模板剂结构导向剂有机硅烷TPOAC有效引入均匀的多级孔道，并通过浸渍法将Mn、Ce、Sb负载在多级孔道分子筛上，解决了普通分子筛孔道单一，催化性能不佳的问题。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明一方面，提供了一种Mn-Ce-Sb/多级孔道ZSM-5催化剂的制备方法，包括步骤如下：

A、合成多级孔道ZSM-5分子筛

按照体积比(4-20)：1将微孔模板剂溶液中加入有机硅烷TPOAC，搅拌得到溶液A；

按照体积比(420-520)：1：280在溶液A中加入NaOH，接着滴加硅源，搅拌得到均匀混合液B；

按照体积比145-170：1在混合液B中加入铝源，搅拌至铝完全溶解，恒温晶化，得到产物C；

去离子水多次抽滤和洗涤产物C，在隔夜干燥后焙烧，得到产物D；

将产物D干燥、焙烧，形成氢型多级孔道ZSM-5分子筛；