專利名稱：球形Fe-MCM-48介孔材料的合成及其負(fù)載Ag催化燃燒催化劑的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明以市場銷售的廉價水玻璃為硅源，以常規(guī)無機(jī)鐵鹽為鐵源，在水熱體系中， 以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)和非離子表面活性劑聚乙二醇辛基苯 基醚(Tx-IOO)為共模板劑，制備了具有規(guī)則球形結(jié)構(gòu)的i^e-MCM-48介孔分子篩。以該材料 為載體負(fù)載Ag制備的催化劑在苯的催化燃燒中顯示了較好的催化性能。背景技術(shù)：
自從上世紀(jì)九十年代初，以M41s系列為代表的介孔分子篩出現(xiàn)以來，這類材料 以其具有大的比表面積和孔體積，均勻的孔分布、孔徑可調(diào)等特點(diǎn)在分析、石油及精細(xì)化 工、載體材料等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。相對于不規(guī)則形貌的介孔分子篩，具有規(guī)則形貌 的介孔分子篩材料在硬模板、納米反應(yīng)器、藥物載體、環(huán)境材料等新興領(lǐng)域更具應(yīng)用前景。 MCM-48的Ia3d結(jié)構(gòu)使其相對于其它同類材料具有更高的結(jié)構(gòu)對稱性，因而，可以得到類似 沸石分子篩那樣的大單晶或削角八面體形貌。現(xiàn)有公開的具有規(guī)則形貌的MCM-48往往都 是純硅型的，利用范圍較窄。因此，制備摻雜活性組分的具有規(guī)則形貌的MCM-48，利用其特 殊的物化性質(zhì)，將為能源、環(huán)境等領(lǐng)域新材料的開發(fā)提供一種良好的基體材料。目前，越來越多的健康和環(huán)境問題發(fā)現(xiàn)與揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOC)有關(guān)，特別是 苯，甲苯等含芳環(huán)化合物一直被認(rèn)為是最危險的一類污染物。為了能有效地控制VOC的排 放，人們積極研發(fā)相應(yīng)的控制技術(shù)，其中催化燃燒法以其高效、低投入的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最 有發(fā)展前景的一種技術(shù)。而貴金屬催化劑相對于過渡金屬氧化物催化劑顯示了更好的催化 燃燒性能。為了減少貴金屬的用量及增加貴金屬催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，人們往往將貴金屬前 體負(fù)載在載體材料上。另外，載體材料的孔道性質(zhì)以及酸堿性，也能有效調(diào)節(jié)或改善貴金屬 催化劑的催化性能。因此，研制新型貴金屬催化劑的載體材料將有助于提高該燃燒催化劑 的市場競爭力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有具有規(guī)則形貌結(jié)構(gòu)的MCM-48介孔分子篩均為純硅型、應(yīng)用領(lǐng)域 較窄的現(xiàn)狀，研發(fā)一種廉價的、鐵摻雜的、具有規(guī)則球形結(jié)構(gòu)的i^-MCM-48介孔材料。并以 此材料為載體負(fù)載相對便宜的貴金屬銀，制備揮發(fā)性有機(jī)污染物催化燃燒催化劑。材料的合成步驟如下將硅源(水玻璃)，鐵源(無機(jī)鐵鹽)加入到CTAB和Tx-IOO 的混合水溶液中，形成摩爾比為 1. OSiO2 xCTAB yOP-10 ZFe2O3 0. 282Na20 58H20( 其中:x = 0. 1-0. 0. 25，y = 0. 02-0. 05，ζ = 0. 002-0. 006)的混合物。攪拌 1 小時后，裝釜 置于烘箱內(nèi)水熱合成1-4天。產(chǎn)物經(jīng)抽濾、洗滌、烘干、得到合成型原粉，將合成型原粉直接 在空氣中焙燒，即得到球形i^-MCM-48介孔分子篩樣品。通過浸漬法將硝酸銀負(fù)載在該樣 品上，經(jīng)焙燒，壓片、過篩后用于催化燃燒反應(yīng)。苯的催化燃燒反應(yīng)在自制石英管固定床反 應(yīng)器上進(jìn)行評價。催化劑用量為0. lg，苯的起始濃度為1000PPM，空速為lOOOOOtf1。
上述合成中的物料比和反應(yīng)條件為(1) CTAB 和 Tx-IOO 的摩爾比為 7/1 3/1(2) CTAB和硅的摩爾比為0. 12 0. 25(3) CTAB 的濃度為 4-10wt %(4)合成型原粉直接在空氣中450_700°C之間焙燒4_他(5)負(fù)載AgNO3后的樣品在400-600°C之間焙燒2_4h進(jìn)行活化本發(fā)明的合成條件在下述范圍內(nèi)更好(I)CTAB禾口 Tx-IOO的摩爾比為6/1 4/1，CTAB和硅的摩爾比為0. 13 0. 18因 為在該摩爾比范圍內(nèi)能得到純相的立方相MCM-48(2) CTAB 的濃度為 4_7wt %(3)球形i^e-MCM-48合成型原粉直接在空氣中500-600°C之間焙燒4_他(4)負(fù)載AgNO3后的樣品在500-600°C之間焙燒2_4h進(jìn)行活化表一為球形i^e-MCM-48介孔分子篩負(fù)載10Wt% AgNO3時的苯催化燃燒活性。與 相同銀負(fù)載量的純硅MCM-48及負(fù)載鐵型MCM-48載體相比，無論是起燃溫度還是完全燃 燒溫度，球形i^-MCM-48介孔分子篩均低于另兩種材料。在低苯起始濃度，大空速條件下， 130°C苯即可起燃，270°C苯完全燃燒，顯示了良好的應(yīng)用前景。樣品的表征結(jié)果表明球形 i^e-MCM-48介孔分子篩具有典型的Ia3d立方結(jié)構(gòu)，粒徑均一，孔分布窄。因而具有高對稱性 的規(guī)則球形結(jié)構(gòu)。表一不同催化劑的苯催化燃燒活性考察
權(quán)利要求
1.球形i^e-MCM-48介孔材料的合成及其負(fù)載Ag催化燃燒催化劑的制備，以陽離子表 面活性劑十六烷基三甲基溴化胺簡稱CTAB和非離子表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚簡稱 Tx-IOO為共模板劑，以工業(yè)水玻璃為硅源，無機(jī)鐵鹽為鐵源，在室溫下，將CTAB和Tx-IOO溶 于去離子水中攪拌混合，再在攪拌下加入水玻璃及無機(jī)鐵鹽，繼續(xù)攪拌成均勻混合物，將此 混合液移入反應(yīng)釜中，在60-130°C溫度下晶化1-4天，取出后抽濾，洗滌，干燥，得到合成型 原粉，將合成型原粉直接在空氣中450-700°C之間焙燒3-幾，得到球形i^e-MCM-48介孔分子 篩樣品。通過浸漬法，將AgNO3負(fù)載在該樣品上，經(jīng)活化處理，即得到催化劑樣品，各種物料比及反應(yīng)條件如下(1)CTAB和Tx-IOO的摩爾比是15 5 ；(2)反應(yīng)物料摩爾比為1.OSiO2 xCTAB yTx-100 ZFe2O3 0. 282Na20 58H20，其中 0. 1 < χ < 0. 3，0. 01 < y < 0. 06，0. 001 < ζ < 0. 008 ；(3)CTAB 的濃度為 4-10wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子篩的制備方法，其特征在于CTAB和 Tx-IOO的摩爾比為7/1 4/1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子篩的制備方法，其特征在于CTAB和 硅的摩爾比為0. 13 0. 2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子篩的制備方法，其特征在于CTAB的 濃度為4-6wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子篩的制備方法，其特征在于合成型 原粉直接在空氣中500-650°C之間焙燒4-他。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子篩的制備方法，其特征在于所用的 鐵源為硫酸鐵、硝酸鐵等無機(jī)鐵源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔材料的合成及其負(fù)載Ag催化燃燒催化 劑的制備方法，其特征在于將負(fù)載AgNO3后的樣品在500-700°C之間焙燒2_4h進(jìn)行活化處 理。
全文摘要
本發(fā)明以市場銷售的廉價水玻璃為硅源，以常規(guī)無機(jī)鐵鹽為鐵源，在水熱體系中，以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化胺簡稱CTAB和非離子表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚簡稱Tx-100為共模板劑，制備了具有規(guī)則球形結(jié)構(gòu)的Fe-MCM-48介孔分子篩。以該材料為載體，負(fù)載相對便宜的貴金屬銀制備的催化劑，在苯的催化燃燒反應(yīng)中顯示了較好的催化活性。本方法操作簡單，成本低，活性高。
文檔編號B01J32/00GK102039198SQ20091023541
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者初景龍, 曲景奎, 王麗娜, 趙偉, 黎少華, 齊濤 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所