专利名称：球形Fe-MCM-48介孔材料的合成及其负载Ag催化燃烧催化剂的制备的制作方法
技术领域：
本发明以市场销售的廉价水玻璃为硅源，以常规无机铁盐为铁源，在水热体系中， 以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)和非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯 基醚(Tx-IOO)为共模板剂，制备了具有规则球形结构的i^e-MCM-48介孔分子筛。以该材料 为载体负载Ag制备的催化剂在苯的催化燃烧中显示了较好的催化性能。背景技术：
自从上世纪九十年代初，以M41s系列为代表的介孔分子筛出现以来，这类材料 以其具有大的比表面积和孔体积，均勻的孔分布、孔径可调等特点在分析、石油及精细化 工、载体材料等方面获得了广泛的应用。相对于不规则形貌的介孔分子筛，具有规则形貌 的介孔分子筛材料在硬模板、纳米反应器、药物载体、环境材料等新兴领域更具应用前景。 MCM-48的Ia3d结构使其相对于其它同类材料具有更高的结构对称性，因而，可以得到类似 沸石分子筛那样的大单晶或削角八面体形貌。现有公开的具有规则形貌的MCM-48往往都 是纯硅型的，利用范围较窄。因此，制备掺杂活性组分的具有规则形貌的MCM-48，利用其特 殊的物化性质，将为能源、环境等领域新材料的开发提供一种良好的基体材料。目前，越来越多的健康和环境问题发现与挥发性有机污染物(VOC)有关，特别是 苯，甲苯等含芳环化合物一直被认为是最危险的一类污染物。为了能有效地控制VOC的排 放，人们积极研发相应的控制技术，其中催化燃烧法以其高效、低投入的优点，被认为是最 有发展前景的一种技术。而贵金属催化剂相对于过渡金属氧化物催化剂显示了更好的催化 燃烧性能。为了减少贵金属的用量及增加贵金属催化剂的机械强度，人们往往将贵金属前 体负载在载体材料上。另外，载体材料的孔道性质以及酸碱性，也能有效调节或改善贵金属 催化剂的催化性能。因此，研制新型贵金属催化剂的载体材料将有助于提高该燃烧催化剂 的市场竞争力。
发明内容
本发明针对现有具有规则形貌结构的MCM-48介孔分子筛均为纯硅型、应用领域 较窄的现状，研发一种廉价的、铁掺杂的、具有规则球形结构的i^-MCM-48介孔材料。并以 此材料为载体负载相对便宜的贵金属银，制备挥发性有机污染物催化燃烧催化剂。材料的合成步骤如下将硅源(水玻璃)，铁源(无机铁盐)加入到CTAB和Tx-IOO 的混合水溶液中，形成摩尔比为 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。搅拌 1 小时后，装釜 置于烘箱内水热合成1-4天。产物经抽滤、洗涤、烘干、得到合成型原粉，将合成型原粉直接 在空气中焙烧，即得到球形i^-MCM-48介孔分子筛样品。通过浸渍法将硝酸银负载在该样 品上，经焙烧，压片、过筛后用于催化燃烧反应。苯的催化燃烧反应在自制石英管固定床反 应器上进行评价。催化剂用量为0. lg，苯的起始浓度为1000PPM，空速为lOOOOOtf1。
上述合成中的物料比和反应条件为(1) CTAB 和 Tx-IOO 的摩尔比为 7/1 3/1(2) CTAB和硅的摩尔比为0. 12 0. 25(3) CTAB 的浓度为 4-10wt %(4)合成型原粉直接在空气中450_700°C之间焙烧4_他(5)负载AgNO3后的样品在400-600°C之间焙烧2_4h进行活化本发明的合成条件在下述范围内更好(I)CTAB禾口 Tx-IOO的摩尔比为6/1 4/1，CTAB和硅的摩尔比为0. 13 0. 18因 为在该摩尔比范围内能得到纯相的立方相MCM-48(2) CTAB 的浓度为 4_7wt %(3)球形i^e-MCM-48合成型原粉直接在空气中500-600°C之间焙烧4_他(4)负载AgNO3后的样品在500-600°C之间焙烧2_4h进行活化表一为球形i^e-MCM-48介孔分子筛负载10Wt% AgNO3时的苯催化燃烧活性。与 相同银负载量的纯硅MCM-48及负载铁型MCM-48载体相比，无论是起燃温度还是完全燃 烧温度，球形i^-MCM-48介孔分子筛均低于另两种材料。在低苯起始浓度，大空速条件下， 130°C苯即可起燃，270°C苯完全燃烧，显示了良好的应用前景。样品的表征结果表明球形 i^e-MCM-48介孔分子筛具有典型的Ia3d立方结构，粒径均一，孔分布窄。因而具有高对称性 的规则球形结构。表一不同催化剂的苯催化燃烧活性考察
权利要求
1.球形i^e-MCM-48介孔材料的合成及其负载Ag催化燃烧催化剂的制备，以阳离子表 面活性剂十六烷基三甲基溴化胺简称CTAB和非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚简称 Tx-IOO为共模板剂，以工业水玻璃为硅源，无机铁盐为铁源，在室温下，将CTAB和Tx-IOO溶 于去离子水中搅拌混合，再在搅拌下加入水玻璃及无机铁盐，继续搅拌成均勻混合物，将此 混合液移入反应釜中，在60-130°C温度下晶化1-4天，取出后抽滤，洗涤，干燥，得到合成型 原粉，将合成型原粉直接在空气中450-700°C之间焙烧3-几，得到球形i^e-MCM-48介孔分子 筛样品。通过浸渍法，将AgNO3负载在该样品上，经活化处理，即得到催化剂样品，各种物料比及反应条件如下(1)CTAB和Tx-IOO的摩尔比是15 5 ；(2)反应物料摩尔比为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 的浓度为 4-10wt%。
2.根据权利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子筛的制备方法，其特征在于CTAB和 Tx-IOO的摩尔比为7/1 4/1。
3.根据权利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子筛的制备方法，其特征在于CTAB和 硅的摩尔比为0. 13 0. 2。
4.根据权利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子筛的制备方法，其特征在于CTAB的 浓度为4-6wt%。
5.根据权利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子筛的制备方法，其特征在于合成型 原粉直接在空气中500-650°C之间焙烧4-他。
6.根据权利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔分子筛的制备方法，其特征在于所用的 铁源为硫酸铁、硝酸铁等无机铁源。
7.根据权利要求1所述的球形i^e-MCM-48介孔材料的合成及其负载Ag催化燃烧催化 剂的制备方法，其特征在于将负载AgNO3后的样品在500-700°C之间焙烧2_4h进行活化处 理。
全文摘要
本发明以市场销售的廉价水玻璃为硅源，以常规无机铁盐为铁源，在水热体系中，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺简称CTAB和非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚简称Tx-100为共模板剂，制备了具有规则球形结构的Fe-MCM-48介孔分子筛。以该材料为载体，负载相对便宜的贵金属银制备的催化剂，在苯的催化燃烧反应中显示了较好的催化活性。本方法操作简单，成本低，活性高。
文档编号B01J32/00GK102039198SQ20091023541
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者初景龙, 曲景奎, 王丽娜, 赵伟, 黎少华, 齐涛 申请人:中国科学院过程工程研究所