專利名稱：鐵浸漬沸石催化劑及其制備方法以及使用該催化劑單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑、一種制備該催化劑的方法以及使用該催化劑還原一氧化二氮和一氧化氮的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種在將鐵浸漬沸石催化劑濕處理后或者用鐵離子浸漬濕處理的沸石催化劑后， 在低溫下使用氨還原劑來單獨(dú)還原一氧化二氮或者同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)上固定污染源產(chǎn)生約25%的一氧化二氮排放量。通常地，從固定污染源排放的一氧化二氮與一氧化氮并存在氧氣富足的大氣中。通過使用一種還原劑例如氨、氫、一氧化碳等通過選擇性催化還原(SCR)技術(shù)來去除固定污染源排放的一氧化氮。為了既可在低溫又可在高溫下使用這種SCR技術(shù)，已經(jīng)研究出多種類型的催化劑。在這些催化劑中， V2O5-TiO2類催化劑已商品化，且該催化劑同氨還原劑一起被應(yīng)用。為了還原一氧化二氮，通常使用鐵-浸漬沸石催化劑，以及在這種情況下，使用碳?xì)浠衔?，例如甲烷、丙烷等，或者使用氨作為還原劑。當(dāng)使用碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑時(shí)，可在低于400°C的溫度下還原一氧化二氮。然而，當(dāng)使用氨作為還原劑時(shí)，須在400°C或更高溫度下還原一氧化二氮。因而，使用單一還原劑同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮是很困難的。在下文，將舉例說明具體的傳統(tǒng)技術(shù)。US 5，198，403和US 5，300，472制備了用于選擇性的還原一氧化氮的催化劑，該催化劑通過將W、Si、B、Al、P、Zr、Ba、Y、La、Ce的氧化物中的至少一種和V、Nb、Mo、Fe、Cu的氧化物中的至少一種與鈦氧化物混合而制得。在此， 使用氨作為還原劑用于選擇性地還原一氧化氮。該制備的催化劑含有50-99%鈦氧化物。 當(dāng)使用這種催化劑時(shí)，81. 1% -94. 3%的一氧化氮在360-500°C溫度下被還原。US 2002/0127163AUW0 02/072245A2 以及 KR 10-2004-0010608 中通過將沸石例如 BETA、ZSM, MORD, Y 等與 Fe、Cu、Co、Ce、Pt、Rh, Pd、Ir、Mg 等進(jìn)行離子交換，從而制備了用于選擇性還原一氧化氮的催化劑。從這些催化劑中，挑選具有選擇性還原一氧化二氮活性的催化劑，并使用該催化劑選擇性地還原一氧化氮和一氧化二氮。當(dāng)使用這些催化劑時(shí)， 一氧化二氮在450°C和500°C的轉(zhuǎn)化率分別為80%和99%。US 6，682，710B1，US 2004/0192538A1 和 US 7，238，641B2 披露了使用通過將 FER沸石與鐵離子進(jìn)行離子交換獲得的催化劑去除一氧化二氮和一氧化氮的方法。US 6，872，372B1披露了當(dāng)添加鈀、銠、金或類似物到含有鐵離子的沸石催化劑中時(shí)，可在 350°C以下的溫度下選擇性地還原一氧化二氮。在此，使用飽和的碳?xì)浠衔锢缂淄?、丙烷等作為還原劑。JP 2006481(^6披露了一種用于還原一氧化二氮的催化劑，通過將鈦氧化物與 Cr、Mg、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、W、Pt、Au、Pb 及其氧化物中的任意一種進(jìn)行混合來制備該催化劑。在上述專利文獻(xiàn)中，當(dāng)使用碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑時(shí)，可在350°C以下溫度還原一氧化二氮。然而，當(dāng)使用氨作為還原劑時(shí)，使用上述專利文獻(xiàn)中的催化劑單獨(dú)還原一氧化二氮時(shí)需要在360°C以上的溫度。更進(jìn)一步，上述專利文獻(xiàn)所披露的是，當(dāng)使用氨作為還原劑時(shí)，在400°c以上溫度下，可有效地同時(shí)還原一氧化氮和一氧化二氮。因而，需要發(fā)明一種制備催化劑的技術(shù)，該催化劑在使用氨作為還原劑時(shí)，將單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮所需的溫度降低到使用碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑時(shí)所需的溫度；以及需要開發(fā)一種使用該催化劑同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于解決上述提到的問題，以及本發(fā)明的目的是提供一種鐵浸漬沸石催化劑，該催化劑在反應(yīng)溫度為300-40(TC，使用氨作為還原劑時(shí)，能夠同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮；以及該催化劑的制備方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種當(dāng)使用氨作為還原劑時(shí)，使用含有鐵離子的沸石催化劑在低反應(yīng)溫度下還原一氧化二氮的方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種當(dāng)使用氨作為還原劑時(shí)，使用含有鐵離子的沸石催化劑，在低反應(yīng)溫度下，同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟(A)在高溫下用濕氣(moisture)預(yù)處理沸石；(B)使用鐵離子前驅(qū)物溶液，用鐵離子浸漬步驟(A)中預(yù)處理的沸石或者沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石；(C)過濾和干燥用鐵離子浸漬的沸石顆粒，以形成沸石粉末；(D)重復(fù)步驟(B)和(C)以提高該沸石粉末中的鐵的含量，從而制備催化劑；(E)在空氣中煅燒該催化劑；以及(F)在高溫下用濕氣處理沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理而經(jīng)步驟(C)至(E)的沸石獲得的催化劑。在本發(fā)明中，在步驟(A)中，所述沸石包括ΒΕΑ、MFI、MOR和FER中的任意一種，所述沸石中Al203/SiA的摩爾比為5-100，所述沸石中的陽離子選自鈉離子、氨離子和氫離子中的任意一種陽離子。將所述沸石加熱到400-600°C，并在氮?dú)鈿夥障峦ㄟ^向沸石供給濕氣來對沸石進(jìn)行濕氣處理0. 1-2小時(shí)，所述濕氣的重量是所述沸石重量的0. 1-5倍。在步驟⑶中，使用硝酸鐵水合物(Fe(NO3)3 ·9Η20)作為鐵離子前驅(qū)物，并調(diào)整前驅(qū)物的濃度為0. 001-1. OMo將在步驟(A)中用濕氣預(yù)處理的沸石或沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石，以 0. 1-3. 0的重量比添加到鐵離子前驅(qū)物溶液中，然后在10-35°C溫度下攪拌5-30小時(shí)。在步驟(C)中，過濾步驟⑶中得到的所述沸石漿液，以得到沸石濾餅，并用 500-2000mL去離子蒸餾水洗滌所述沸石濾餅以得到鐵浸漬沸石。在空氣中在100-120°C溫度下干燥所述鐵浸漬沸石5-M小時(shí)。在步驟(D)中，重復(fù)步驟(B)和(C) 2-5次。
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在步驟(E)中，在400_600°C煅燒步驟⑶得到的沸石1_5小時(shí)。在步驟(F)中，將使用沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石，通過步驟(C)至(E) 得到的鐵浸漬沸石，加熱到400-600°C，然后在氮?dú)鈿夥障鹿┙o濕氣到加熱的鐵浸漬沸石中 0. 5-2小時(shí)，濕氣的重量是所述沸石重量的0. 1-5倍。本發(fā)明的另一個方面是提供了一種用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的由上述方法制備的鐵浸漬沸石催化劑，其中，所述催化劑被配制成通過活化所述鐵浸漬沸石催化劑，在300-400°C下利用氨作為還原劑，能夠單獨(dú)還原70-100%的一氧化二氮或同時(shí)還原70-100%的一氧化二氮和一氧化氮。本發(fā)明的再一個方面是提供了一種使用氨作為還原劑，利用鐵浸漬催化劑單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法，其中，通過單獨(dú)使一氧化二氮或同時(shí)使一氧化二氮和一氧化氮與活化的所述方法制備的所述鐵浸漬沸石催化劑接觸反應(yīng)， 使用氨作為還原劑，在低催化反應(yīng)溫度下單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮。在本發(fā)明中，所述催化反應(yīng)溫度是300-500°C。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)槭褂糜脻駳馓幚淼蔫F浸漬沸石催化劑或使用鐵離子浸漬的濕處理的沸石催化劑，使用氨作為還原劑，能夠在300-500°C溫度下單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮，所以在低溫度下能夠提高所述沸石催化劑的活性，并能夠使用單一還原劑同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮。


圖1是用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備過程的工藝流程圖；圖2是實(shí)施例1-3制備的鐵浸漬BEA沸石催化劑使用氨作為還原劑時(shí)的一氧化二氮轉(zhuǎn)化率與所述催化反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線圖；以及圖3是實(shí)施例1制備的鐵浸漬BEA沸石催化劑使用氨作為還原劑時(shí)的一氧化二氮和一氧化氮的轉(zhuǎn)化率與所述催化反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式在下文，本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式
將參考相關(guān)的附圖詳細(xì)描述。進(jìn)而，當(dāng)確定與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的詳細(xì)描述可能會掩蓋本發(fā)明的精神時(shí)，該部分的詳細(xì)描述將被省略。本發(fā)明提供了一種用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法；一種由該方法制備的鐵浸漬沸石催化劑；以及使用該鐵浸漬沸石催化劑單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法。具體地，鐵浸漬沸石催化劑的制備方法包括以下步驟㈧在高溫下用濕氣預(yù)處理沸石；(B)使用鐵離子前驅(qū)物溶液，用鐵離子浸漬經(jīng)過步驟(A)中預(yù)處理的沸石或者沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石；(C)過濾和干燥用鐵離子浸漬的沸石顆粒，以形成沸石粉末；(D)重復(fù)步驟(B)和(C)以提高該沸石粉末中的鐵的含量，從而制備催化劑；(E)在空氣中煅燒該催化劑；以及(F)在高溫下用濕氣處理沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理而經(jīng)步驟 (C)至(E)的沸石獲得的催化劑。在下文，將更詳細(xì)地描述鐵浸漬沸石催化劑的制備方法的步驟。在步驟(A)中，用濕氣預(yù)處理沸石。在本發(fā)明中，所述沸石包括ΒΕΑ、MFI、MOR和 FER中的任意一種，且Al203/Si02的摩爾比為5-100，所述沸石中的陽離子為選自鈉離子、氨離子和氫離子中的任意一種陽離子。當(dāng)Al203/Si02的摩爾比偏離上述范圍時(shí)，所述沸石很難具有催化活性，因?yàn)樗龇惺锏蔫F離子的含量非常少。更進(jìn)一步，除了上述種類的陽離子外，其它種類的陽離子與鐵離子交換困難，因?yàn)樗龇惺ㄟ^離子交換用鐵離子浸漬過。所述沸石被加熱到400-600°C，然后由供應(yīng)到所述沸石的濕氣在氮?dú)鈿夥障聺裉幚?. 1-2小時(shí)，所述濕氣的重量是所述沸石的0. 1-5倍。為了達(dá)到所述沸石的濕處理效果，優(yōu)選在所述的數(shù)值范圍之內(nèi)進(jìn)行所述的濕處理。在步驟(B)中，制備鐵離子前驅(qū)物溶液，并用鐵離子浸漬所述沸石。在本發(fā)明中， 使用硝酸鐵水合物(Fe(NO3)3 · 9H20)作為鐵離子前驅(qū)物，并調(diào)整該鐵離子前驅(qū)物的濃度為 0. 001-1. OM0當(dāng)所述的濃度在所述范圍內(nèi)時(shí)，鐵離子能夠容易地浸漬到所述沸石中，以及能夠阻止鐵離子過量地浸漬到所述沸石中。將在步驟(A)中用濕氣預(yù)處理的沸石或沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石，以0. 1-3. 0的重量比添加到鐵離子前驅(qū)物溶液中，然后在 10-:35°C溫度下攪拌5-30小時(shí)。在步驟(C)中，過濾步驟(B)中得到的所述沸石漿液以得到沸石濾餅，用 500-2000mL去離子蒸餾水洗滌該沸石濾餅以得到鐵浸漬沸石。在該步驟中，通過過濾清除所述沸石中沒有離子交換的鐵離子，以及通過洗滌清除粘附在沸石顆粒上過量的鐵離子。 可以調(diào)整用于洗滌所述沸石濾餅的蒸餾水的量以便于提高清除過量鐵離子的效果和使所述沸石中浸漬的鐵離子流失減至最小程度。洗滌后得到的所述鐵浸漬沸石在空氣中在100-120°C溫度下干燥5- 小時(shí)。可以調(diào)整所述鐵浸漬沸石的干燥溫度和時(shí)間以便于提高額外的離子交換效果以及按下述步驟煅燒去除該鐵浸漬沸石中的濕氣。在步驟⑶中，重復(fù)步驟⑶和(C) 2-5次?？梢哉{(diào)整重復(fù)步驟⑶和(C)的次數(shù)以便于使所述沸石中浸漬的鐵離子的量達(dá)到最大程度以及阻止過量的鐵氧化物在所述沸石顆粒的周邊形成。在步驟(E)中，在400-600°C煅燒步驟⑶得到的沸石1_5小時(shí)?？梢哉{(diào)整煅燒溫度和時(shí)間以便于去除所述沸石中的雜質(zhì)。在步驟(F)中，將使用沒有經(jīng)過步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石而經(jīng)過步驟(C)至(E) 獲得的所述鐵浸漬沸石，加熱到400-600°C，然后在氮?dú)鈿夥障鹿┙o濕氣到加熱的鐵浸漬沸石中0. 5-2小時(shí)，濕氣的重量是所述沸石重量的0. 1-5倍。在這種情況下，可以調(diào)整所述加熱溫度、濕氣的量以及供給濕氣的時(shí)間以便于活化所述鐵浸漬沸石催化劑。更進(jìn)一步地，在本方法中，用鐵離子浸漬所述沸石，所以使用氨作為還原劑，在溫度為300-500°C下，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮，從而還原一氧化二氮和一氧化氮。實(shí)施例在下文，將參考下述實(shí)施例更詳細(xì)地描述以便清楚地理解本發(fā)明。
實(shí)施例1將8g BEA沸石加熱至500°C，該BEA沸石的Al203/Si02的摩爾比為25，同時(shí)以IL/ min的流速供給氮?dú)猓缓笫褂米⑸浔靡?. 5mL/min的流速往所述BEA沸石中供給去離子蒸餾水持續(xù)1小時(shí)。接著，冷卻所述BEA沸石至室溫，而同時(shí)以lL/min的流速供給氮?dú)?，以制備濕處理的BEA沸石㈧。將1. 6g硝酸鐵水合物(Fe(NO3)3 · 9H20)溶解在IL的去離子蒸餾水中，以制備成鐵離子溶液(B)。將8g所述濕處理的BEA沸石(A)溶解在IL所制備的鐵離子溶液(B)中， 然后在溫度為21°C下攪拌M小時(shí)得到沸石漿液。過濾所述沸石漿液，得到用鐵離子浸漬的沸石濾餅，然后所述沸石濾餅用IL去離子蒸餾水洗滌。所述洗滌后的沸石濾餅在空氣中在 105°C干燥12小時(shí)。將所述干燥的沸石進(jìn)一步溶解在所述鐵離子溶液(B)中，以與鐵離子進(jìn)行離子交換，然后再干燥。這些過程至少再進(jìn)行兩次。最終干燥的用鐵離子浸漬的沸石在空氣中在500°C煅燒4小時(shí)。實(shí)施例2將1. 6g硝酸鐵水合物(Fe(NO3)3 · 9H20)溶解在IL的去離子蒸餾水中，制備成鐵離子溶液(B)。將8g具有Al203/Si02的摩爾比為25的BEA沸石溶解在IL所制備的鐵離子溶液(B)中，然后在溫度為21°C下攪拌對小時(shí)，得到沸石漿液。過濾所述沸石漿液，得到用鐵離子浸漬的沸石濾餅，然后將所述沸石濾餅用IL去離子蒸餾水洗滌。所述洗滌后的沸石濾餅在空氣中在105°C干燥12小時(shí)。將所述干燥的沸石進(jìn)一步溶解在所述鐵離子溶液(B) 中，以與鐵離子進(jìn)行離子交換，然后再干燥。這些過程至少再進(jìn)行兩次。將最終干燥的用鐵離子浸漬的沸石在空氣中在500°C煅燒4小時(shí)。為了濕處理用鐵(Fe)離子浸漬的所述BEA沸石催化劑，將0.4g所述煅燒的BEA 沸石催化劑加熱到500°C，同時(shí)以lL/min的流速供給氮?dú)猓缓笫褂米⑸浔靡?. 017mL/min 的流速往所述加熱的BEA沸石中供給去離子蒸餾水持續(xù)1小時(shí)。接著，冷卻所述BEA沸石催化劑至室溫，而同時(shí)以lL/min的流速供給氮?dú)?。?shí)施例3為了與實(shí)施例1和實(shí)施例2中所述BEA沸石催化劑相對比，制備了用鐵離子浸漬的沒有進(jìn)行濕處理的BEA沸石催化劑。將1. 6g硝酸鐵水合物0 (NO3) 3 · 9H20)溶解在IL 的去離子蒸餾水中，制備成鐵離子溶液(B)。將8g具有Al203/Si02的摩爾比為25的BEA沸石溶解在IL所制備的鐵離子溶液(B)中，然后在溫度為21°C下攪拌M小時(shí)得到沸石漿液。 過濾所述沸石漿液，得到用鐵離子浸漬的沸石濾餅，然后將所述沸石濾餅用IL去離子蒸餾水洗滌。所述洗滌后的沸石濾餅在空氣中在105°C干燥12小時(shí)。所述干燥的沸石進(jìn)一步溶解在所述鐵離子溶液(B)中以同鐵離子進(jìn)行離子交換，然后再干燥。這些過程至少再進(jìn)行兩次。將最終干燥的用鐵離子浸漬的沸石在空氣中在500°C煅燒4小時(shí)。實(shí)施例4為了測試實(shí)施例1至3所制備的沸石催化劑對使用氨的一氧化二氮的還原反應(yīng)的反應(yīng)活性，取每一種所述沸石催化劑0.4g溶解在1/2"不銹鋼管狀反應(yīng)器的中心。所述不銹鋼管狀反應(yīng)器用電熱爐以4°C /min的加熱速率從室溫加熱到500°C。加入濃度為400ppm 的一氧化二氮，使用400ppm的氨作為還原劑。反應(yīng)氣體中氧氣的濃度調(diào)整為3000ppm。使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)氣體總流速固定在0.4L/min，因而氣時(shí)空速(GHSV)維持在20，OOOhr—1。反應(yīng)后，為了分析反應(yīng)氣體的成分，使用氣體分析儀(SIEMENQ在線測量一氧化二氮的濃度。圖2是實(shí)施例1-3制備的鐵浸漬BEA沸石催化劑使用氨作為還原劑時(shí)的一氧化二氮轉(zhuǎn)化率與所述催化反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線圖。該測試在氣時(shí)空速(GHSV)為20，OOOhf1，總流速率為:0. 4L/min、[N2O] :400ppm、
:3，OOOppm 以及[NH3] :400ppm 的條件下進(jìn)行。如圖2所示，能夠看到實(shí)施例1至3所制備的鐵浸漬BEA沸石催化劑在催化反應(yīng)溫度為350°C下的一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率分別為89%、69%和27%。因而，能夠確定相對于沒有經(jīng)過濕處理的所述鐵浸漬BEA沸石催化劑，經(jīng)過濕處理的所述鐵浸漬BEA沸石催化劑的一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率大大地提高了。實(shí)施例5為了測試實(shí)施例1所制備的沸石催化劑對使用氨的一氧化二氮和一氧化氮二者的還原反應(yīng)的反應(yīng)活性，取0.4g所述沸石催化劑溶解在1/2"不銹鋼管狀反應(yīng)器的中心。 所述不銹鋼管狀反應(yīng)器用電熱爐以4°C /min的加熱速率從室溫加熱到500°C。分別加入濃度為400ppm的一氧化二氮和一氧化氮，使用800ppm的氨作為還原劑。 反應(yīng)氣體中氧氣的濃度調(diào)整為3000ppm。使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)氣體總流速固定在0. 4L/min,因而氣時(shí)空速(GHSV)維持在20，OOOhf1。反應(yīng)后，為了分析反應(yīng)氣體的成分，使用氣體分析儀(SIEMENS)在線測量一氧化二氮的濃度。圖3是使用氨作為還原劑，實(shí)施例1制備的鐵浸漬BEA沸石催化劑一氧化二氮和一氧化氮的轉(zhuǎn)化率與所述催化反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線圖。該測試在氣時(shí)空速(GHSV) 20, OOOhr"1,總流速率為0. 4L/min, [NO] :400ppm、[N2O] :400ppm、
3, OOOppm 以及 [NH3] :800ppm條件下進(jìn)行。如圖3所示，能夠看到實(shí)施例所制備的鐵浸漬BEA沸石催化劑在催化反應(yīng)溫度為 350°C下的一氧化二氮和一氧化氮的轉(zhuǎn)化率分別為75%和100%。因而，能夠確定當(dāng)使用氨作為還原劑時(shí)，既能還原一氧化二氮又能還原一氧化氮。雖然為了說明目的公開本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但這些優(yōu)選實(shí)施方式是為了解釋本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離隨附的權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種修改、補(bǔ)充和替換都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟(A)在高溫下用濕氣預(yù)處理沸石；(B)使用鐵離子前驅(qū)物溶液，用鐵離子浸漬所述步驟(A)中預(yù)處理的沸石或者沒有經(jīng)過所述步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石；(C)過濾和干燥用鐵離子浸漬的沸石顆粒；(D)重復(fù)所述步驟⑶和(C)以提高所述沸石粉末中的鐵的含量，從而制備催化劑；(E)在空氣中煅燒在所述步驟(D)中制備的催化劑；以及(F)在高溫下用濕氣處理使用沸石沒有經(jīng)過所述步驟(A)沒有預(yù)處理但通過步驟(C)至(E)獲得的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，在所述步驟(A)中，所述沸石包括BEA、MFI、M0R和FER中的任意一種，所述沸石中Al203/Si&的摩爾比為5-100，所述沸石中的陽離子為選自鈉離子、氨離子和氫離子中的任意一種陽離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，將所述沸石加熱到 400-600°C，然后在氮?dú)鈿夥障峦ㄟ^向沸石供給濕氣進(jìn)行濕處理0. 1-2小時(shí)，所述濕氣的重量是所述沸石重量的0. 1-5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，在所述步驟(B)中，使用硝酸鐵水合物(Fe (NO3) 3·9Η20)作為鐵離子前驅(qū)物，并調(diào)整該鐵離子前驅(qū)物的濃度為 0. 001-1. OMo
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，將在所述步驟(A)中用濕氣預(yù)處理的沸石或沒有經(jīng)過所述步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石，以0. 1-3. 0的重量比添加到鐵離子前驅(qū)物溶液中，然后在10-35°C溫度下攪拌5-30小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，在所述步驟(C)中，過濾所述步驟(B)中得到的所述沸石漿液，以得到沸石濾餅，用500-2000mL去離子蒸餾水洗滌該沸石濾餅以得到鐵浸漬沸石，然后在空氣中在100-120°C溫度下干燥該鐵浸漬沸石5-M小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，在所述步驟(D)中，重復(fù)所述步驟(B)和(C) 2-5次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，在所述步驟(E)中，在 400-600°C煅燒所述步驟(D)中得到的沸石1-5小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的制備方法，其中，在所述步驟(F)中，將使用沒有經(jīng)過所述步驟(A)沒有預(yù)處理的沸石而經(jīng)過所述步驟(C)至(E)獲得的所述鐵浸漬沸石，加熱到400-600°C，然后在氮?dú)鈿夥障鹿┙o濕氣到加熱的鐵浸漬沸石中0. 5-2小時(shí)，濕氣的重量是所述沸石重量的0. 1-5倍。
10.由權(quán)利要求1-9中的任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的，用于使用氨作為還原劑， 單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑，其特征在于，所述催化劑被配制成通過活化該鐵浸漬沸石催化劑，利用氨作為還原劑，能夠單獨(dú)還原 70-100 %的一氧化二氮或同時(shí)還原70-100 %一氧化二氮和一氧化氮。
11.一種使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法，其特征在于，在低催化溫度下使用氨作為還原劑，通過單獨(dú)使一氧化二氮或同時(shí)使一氧化二氮和一氧化氮與活化的通過權(quán)利要求1-9中的任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的所述鐵浸漬沸石催化劑接觸反應(yīng)，來單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法，其中，所述催化反應(yīng)溫度是300-500 V。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備用于單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的鐵浸漬沸石催化劑的方法，其中，一氧化二氮和一氧化氮分別為室溫氣體和廢氣；由此形成的催化劑；以及使用該催化劑通過氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法。本發(fā)明的目的是提供一種制備作為用于使用氨作為還原劑，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的高效催化劑的鐵浸漬沸石催化劑的方法；由此形成的催化劑；以及使用該催化劑通過氨作為還原劑，在較低的還原溫度下，單獨(dú)還原一氧化二氮或同時(shí)還原一氧化二氮和一氧化氮的方法。
文檔編號B01D53/56GK102438746SQ200980158322
公開日2012年5月2日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者文勝鉉, 李承宰, 柳寅洙 申請人:韓國能量技術(shù)研究院