一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂及其制备方法，属于分子筛催化技术领域。本发明专利技术利用分子筛晶化法显著提高分子筛催化剂涂层的稳固性，具体的，利用分子筛在模板剂分子的作用下和堇青石的硅和铝发生二次晶化，在分子筛和堇青石的界面处形成牢固的Si

【技术实现步骤摘要】
一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及分子筛催化
，尤其涉及一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]堇青石蜂窝载体是一种由许多狭窄直通或弯曲孔道组成的具有蜂窝形状的整体式载体，具有压降低、传质效率高、热稳定好等优点，广泛用于汽车尾气净化、可挥发性有机污染物的消除以及石油化工领域。
[0003]涂覆法是一种可大规模生产蜂窝整体式催化剂的工艺，催化剂通常由载体骨架和包含有活性组分的涂层组成，由于活性组分负载于载体孔道内壁表面，反应气体分子扩散距离短，反应气体分子能够与催化剂充分接触进而提升催化性能。大多数性能优异的催化剂粉末都可以涂覆于蜂窝载体表面进行反应，能够节约活性组分用量、降低成本。现有涂覆法的关键是提高涂层的耐磨损性和牢固性，因为高空速烟气的冲刷会造成涂层的活性组分损失，使催化剂的寿命降低甚至失活。
[0004]目前，堇青石蜂窝载体涂层的制备通常有两种方法：一种是间接涂覆法，在预处理后的堇青石蜂窝载体上先制备氧化物(TiO2、γ
‑
Al2O3、SiO2)、沸石分子筛、炭材料等涂层作为第二载体，为活性组分的附着提供高的比表面积，再进行活性组分的负载；第二种是直接涂覆法，将催化剂粉体或活性组分前体制成浆料，通过调节固含量、pH、黏结剂的用量控制浆料性能，然后将堇青石蜂窝载体浸入其中，取出干燥焙烧后制成整体式催化剂。
[0005]利用间接涂覆法制备涂层时，通过选择负载方法，可以使分子筛与堇青石载体发生键合，形成较为牢固的涂层，然后再负载活性组分。在此过程中，需要控制活性组分在重复浸渍时的上载量，避免活性组分与第二载体的相对含量发生变化造成产品性能不稳定；并且此方法形成的涂层一般单次上载量会较小。目前工业生产中较常见的是直接涂覆法，相较于间接涂覆法，其特点在于先制备催化剂粉体，因此在涂覆过程中活性组分与第二载体的相对含量固定，只需要调节涂层上载率就能获得涂覆型催化剂的最佳性能，可重复性强。但是该种制备工艺存在涂层牢固度低的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂及其制备方法，解决直接涂覆法存在的堇青石载体表面涂层牢固性差的问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将活性金属分子筛催化剂、有机粘结剂和水混合，得到涂覆浆液；
[0010]将堇青石载体浸泡到所述涂覆浆液中，取出后依次进行干燥和第一焙烧，得到中间催化剂；
[0011]将所述中间催化剂置于分子筛模板剂液面的上方，进行气相二次晶化，将所得晶
化产物进行第二焙烧，得到堇青石载体涂覆分子筛催化剂。
[0012]优选的，所述分子筛模板剂包括四丙级氢氧化铵、三乙胺和N,N,N
‑
三甲基金刚烷胺中的一种或多种，所述分子筛模板剂的质量为中间催化剂质量的5～30％。
[0013]优选的，所述气相二次晶化的温度为140～170℃，时间为10～72h。
[0014]优选的，所述第二焙烧的温度为300～600℃，保温时间为2～4h。
[0015]优选的，所述有机粘结剂包括聚乙烯醇；所述活性金属分子筛催化剂和有机粘结剂的质量比为1：(0.2～3)。
[0016]优选的，所述活性金属分子筛催化剂和水的质量比为(0.20～0.45)：1。
[0017]优选的，将堇青石载体浸泡到所述涂覆浆液中前，还包括对堇青石载体进行酸处理。
[0018]优选的，所述气相二次晶化前，将所述中间催化剂重复进行浸泡、干燥和第一焙烧。
[0019]优选的，所述活性金属分子筛催化剂的制备包括：将分子筛浸渍到活性金属前驱体溶液中，依次经干燥和焙烧，得到活性金属分子筛催化剂。
[0020]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的堇青石载体涂覆分子筛催化剂，包括堇青石载体和位于所述堇青石载体表面的活性金属分子筛催化剂，所述堇青石载体和活性金属分子筛催化剂通过化学键连接。
[0021]本专利技术提供了一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：将活性金属分子筛催化剂、有机粘结剂和水混合，得到涂覆浆液；将堇青石载体浸泡到所述涂覆浆液中，取出后依次进行干燥和第一焙烧，得到中间催化剂；将所述中间催化剂置于分子筛模板剂液面的上方，进行气相二次晶化，将所得晶化产物进行第二焙烧，得到堇青石载体涂覆分子筛催化剂。
[0022]本专利技术利用分子筛晶化法显著提高分子筛催化剂涂层的稳固性，具体的，利用活性金属分子筛催化剂中的分子筛在分子筛模板剂的作用下和堇青石的硅和铝发生二次晶化，在分子筛和堇青石的界面处形成牢固的Si
‑
O
‑
Si和Si
‑
O
‑
Al化学键，从而提高分子筛催化剂涂层的稳固性，进而提高堇青石载体涂覆分子筛催化剂的使用寿命。
[0023]此外，本专利技术在二次晶化过程中，会在分子筛表面形成大量介孔，有利于反应物和产物的扩散，提高反应效率。
[0024]相比现有直接涂覆法需要在涂覆浆料中加入无机黏结剂，增加粉体与堇青石载体的黏结强度，而黏结剂的加入会覆盖催化剂的活性位，并降低载体的比表面积和孔容；本专利技术加入有机粘结剂在焙烧过程被除去，防止降低催化剂活性。
[0025]本专利技术的制备方法简单、工艺成本低、便于大规模生产。
[0026]本专利技术采用气相法进行二次晶化，和液相法相比，模板剂易回收、固液不用分离，操作方便。
附图说明
[0027]图1为实施例1制备的成品催化剂的实物图；
[0028]图2为实施例1制备的成品催化剂的扫描电镜图；
[0029]图3为不同催化剂对甲烷燃烧的评价结果图；
[0030]图4为实施例1的中间催化剂和成品催化剂吸脱附曲线。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]将活性金属分子筛催化剂、有机粘结剂和水混合，得到涂覆浆液；
[0033]将堇青石载体浸泡到所述涂覆浆液中，取出后依次进行干燥和第一焙烧，得到中间催化剂；
[0034]将所述中间催化剂置于分子筛模板剂液面的上方，进行气相二次晶化，将所得晶化产物进行第二焙烧，得到堇青石载体涂覆分子筛催化剂。
[0035]在本专利技术中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
[0036]本专利技术对所述活性金属分子筛催化剂的来源没有特殊要求，本领域熟知方法制备得到的活性金属分子筛催化剂均可。
[0037]在本专利技术中，所述活性金属分子筛催化剂的制备方法优选包括：将分子筛浸渍到活性金属前驱体溶液中，依次经干燥和焙烧，得到活性金属分子筛催化剂。
[0038]在本专利技术中，所述分子筛优选包括Sil本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堇青石载体涂覆分子筛催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将活性金属分子筛催化剂、有机粘结剂和水混合，得到涂覆浆液；将堇青石载体浸泡到所述涂覆浆液中，取出后依次进行干燥和第一焙烧，得到中间催化剂；将所述中间催化剂置于分子筛模板剂液面的上方，进行气相二次晶化，将所得晶化产物进行第二焙烧，得到堇青石载体涂覆分子筛催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分子筛模板剂包括四丙级氢氧化铵、三乙胺和N,N,N
‑
三甲基金刚烷胺中的一种或多种，所述分子筛模板剂的质量为中间催化剂质量的5～30％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气相二次晶化的温度为140～170℃，时间为10～72h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二焙烧的温度为300～600℃，保温时间为2～4h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，吴志伟，张茜荃，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：