论文部分内容阅读
N20是一种温室效应很强的气体,它严重破坏臭氧层。为了减少N20的排放,亟需寻找更高效的低温高活性的催化剂,使工厂尾气中的N2O通过催化分解消除。含铁分子筛由于对N2O催化分解的高活性、高稳定性等优点,已被很多研究者研究报道。在含铁FER分子筛中,因Fe(II)阳离子位于FER分子筛八元环的孔道内相邻的六元环(β)位,这使得Fe-Fe两个活性位之间的距离更适宜催化N20催化分解反应的进行。因此,对于含有等量铁的分子筛而言,FER含铁分子筛的N2O分解催化活性最高。由于SUZ-4分子筛不仅具有与FER分子筛非常相似的拓扑结构,还因其用双六元环连接两个c轴方向的两个小笼,具有更多双六元环,因而可推测将其用Fe改性后将具有更多适宜的Fe-Fe活性位。因此,本论文采用水热合成方法制备Fe-SUZ-4分子筛,并将此分子筛应用于催化分解N2O反应。在合成Fe-SUZ-4分子筛过程中,本论文首次将酸性硅溶胶作为硅源,避免了以往合成分子筛使用的碱性硅溶胶易与铁盐先生成氢氧化物沉淀的缺点,大大增加了铁离子进入到分子筛骨架中的几率。本论文的主要研究结果如下：1、SUZ-4合成系统中2.61TEAOH:7.9KOH:21.2SiO2:Al2O3:498.6H2O的初始凝胶比为最佳配比。将具有该最佳配比的凝胶在180℃晶化12 h得到了高结晶度的纯相的微米级棒状SUZ-4分子筛。2、通过XRD、SEM等表征手段探究发现,对于合成Fe-SUZ-4的初始凝胶,2.61TEAOH:7.9KOH:21.2SiO2:Al2O3:0.212Fe(NO3)3:498.6H2O为最佳配比。将具有该最佳配比的凝胶在180℃晶化12 h,得到了高结晶度的纯相的微米级棒状Fe-SUZ-4分子筛。研究发现,在初始凝胶的Si/Fe为20-100的范围内,Si/Fe越小,晶化完全所需的时间越长。在Fe-SUZ-4分子筛骨架形成过程中,骨架铁的形成为控速步骤。通过BET等表征手段可确证,合成所得Fe-SUZ-4分子筛为微孔材料,且Fe进入了分子筛骨架。用Si/Fe=100的初始凝胶在150℃晶化48 h合成出了纳米级棒状结构(40×440 nm)的Fe-SUZ-4分子筛。3、首次将H-Fe-SUZ-4分子筛催化剂用于N2O催化分解反应。该催化剂表现出了比H-Fe-FER更好的活性。使用Si/Fe=20的微米级H-Fe-SUZ-4分子筛为催化剂,在[N2O] = 2000ppm, GSHV=15000 h-1的反应条件下,N2O的转化率在45O0℃已达到100%。