耐高温分子筛限域金属催化剂及其制备方法和应用

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种耐高温分子筛限域金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、理想的催化剂应具有高活性和高稳定性。负载型贵金属催化剂(如pt、pd、ru等)由于d电子轨道未填充，对反应物具有很强的吸附和活化能力，因此在催化氧化vocs方面得到了广泛的研究。考虑到贵金属的高价格和不均匀的分散，研究人员做了大量的工作来改善金属的分散。然而，当金属活性位点分散在亚纳米团簇甚至单个原子中时，金属的表面自由能增加，导致它们自发地倾向于聚集。此外，在反应过程中，突发高温(>500℃)也会迫使贵金属烧结，加速催化剂的失活。

2、近年来，纯硅分子筛限域金属催化剂已经被认为是能够高效稳定金属的有效手段之一。尽管如此，由于该类催化剂理化性质该类催化剂理化性质较为单一，使其在一些催化反应中表现不佳，尤其是含氯挥发性有机物的催化降解。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种耐高温分子筛限域金属催化剂及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种耐高温分子筛限域金属催化剂的制备方法，包括下述步骤：1)将金属源溶于铵源中，混合均匀得到a液；2)有机模板剂溶于去离子水得到b液；3)铝源加入b液中，得到c液；4)将a液加入到c液中得到d液；5)将硅源加入到d液中充分搅拌后得到e液；6)将e液老化处理得到f液；7)f液进行高温结晶，洗涤得到前驱体；8)前驱体进行煅烧得到所需催化剂。

4、所述的金属源为钌、铂、钯、铑、钴、锰、镍、或者锡的一种或者至少两种混合的无机盐；所述的铵源为乙二胺或四乙烯五胺；优选的，所述的金属源为钌无机盐与锰无机盐或者镍无机盐的混合物。

5、优选的，所述的钌无机盐与锰无机盐的摩尔比为(1-1.5)：(1-2)；优选为1.2:1。

6、所述的有机模板剂为四丙基氢氧化铵、氯化铵、或者氟化铵的一种或者至少两种混合；所述的铝源为硝酸铝或者异丙醇铝；硅源为正硅酸乙酯。

7、金属源：铵源：有机模板剂：水：铝源：硅源的摩尔比为(0.1-1)：(10-50)：(10-50)：(100-500)：(0.05-0.5)：(1-50)；

8、优选的，硅源与铝源的摩尔比为(25-150):1；优选为100:1。

9、优选的，优选的，金属源：铵源：有机模板剂：水：铝源：硅源的摩尔比：0.61:36:30:270:0.27:27。

10、步骤5)中老化的温度为20-50℃，时间为12-50小时，优选为30℃，15h。

11、步骤6)中高温结晶的温度为100-200℃，时间为30-80小时；优选为180℃，50h。

12、步骤8)中煅烧条件为300-800℃下煅烧2-10小时；优选为600℃下煅烧5小时。

13、本发明还包括一种所述的制备方法得到的耐高温分子筛限域金属催化剂。

14、本发明还包括一种所述的催化剂在催化还原中的应用。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明利用分子筛原位包封金属的策略，创造性地利用铝物种来稳定金属物种；并通过优化硅铝比和金属间协同效应来调控催化剂的酸位点和电子结构，使分子筛内部的酸性位点和金属所提供的的氧化还原位点进行高效的“配合”；最终实现对vocs的高效去除，为治理实际排放的vocs提供极大的可能。

技术特征：

1.一种耐高温分子筛限域金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)将金属源溶于铵源中，混合均匀得到a液；2)有机模板剂溶于去离子水得到b液；3)铝源加入b液中，得到c液；4)将a液加入到c液中得到d液；5)将硅源加入到d液中充分搅拌后得到e液；6)将e液老化处理得到f液；7)f液进行高温结晶，洗涤得到前驱体；8)前驱体进行煅烧得到所需催化剂。

2.根据权利要求1所述的耐高温分子筛限域金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述的金属源为钌、铂、钯、铑、钴、锰、镍、或者锡的一种或者至少两种混合的无机盐；所述的铵源为乙二胺或四乙烯五胺；

3.根据权利要求1所述的耐高温分子筛限域金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述的有机模板剂为四丙基氢氧化铵、氯化铵、或者氟化铵的一种或者至少两种混合；所述的铝源为硝酸铝或者异丙醇铝；硅源为正硅酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的耐高温分子筛限域金属催化剂的制备方法，其特征在于，金属源：铵源：有机模板剂：水：铝源：硅源的摩尔比为(0.1-1)：(10-50)：(10-50)：(100-500)：(0.05-0.5)：(1-50)；

5.根据权利要求1所述的耐高温分子筛限域金属催化剂制备方法，其特征在，步骤5)中老化的温度为20-50℃，时间为12-50小时，优选为30℃，15h。

6.根据权利要求1所述的耐高温分子筛限域金属催化剂制备方法，其特征在，步骤6)中高温结晶的温度为100-200℃，时间为30-80小时；优选为180℃，50h。

7.根据权利要求1所述的耐高温分子筛限域金属催化剂制备方法，其特征在，步骤8)中煅烧条件为300-800℃下煅烧2-10小时；优选为600℃下煅烧5小时。

8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法得到的耐高温分子筛限域金属催化剂。

9.一种权利要求8所述的催化剂在催化还原中的应用。

技术总结本发明属于催化剂领域，具体涉及一种耐高温分子筛限域金属催化剂及其制备方法和应用。制备方法，包括下述步骤：将金属源溶于铵源中，有机模板剂溶于去离子水；混合后，加入铝源、硅源；老化处理；高温结晶，洗涤得到前驱体；煅烧得到所需催化剂。本发明利用分子筛原位包封金属的策略，创造性地利用铝物种来稳定金属物种；并通过优化硅铝比和金属间协同效应来调控催化剂的酸位点和电子结构，使分子筛内部的酸性位点和金属所提供的的氧化还原位点进行高效的“配合”；最终实现对VOCs的高效去除，为治理实际排放的VOCs提供极大的可能。技术研发人员：刘庆岭,郑燕飞,刘明琳,许伟诺受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29