【正文】 14mm， 高度 h=5mm， 體積 V= （ 2） 堇青石的預處理 先將堇青石在馬弗爐中程序升溫到 600℃，恒溫加熱 12h。 應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 12 第 3． 3 節(jié) 整體式催化劑的制備 本實驗分別采用兩步掛膠法（簡稱兩步法）和一步掛膠法（簡稱一步法）兩種不同的 涂覆方法進行整體式催化劑的制備。 實驗操作：精確稱量 HBeta分子篩催化劑 、 Fe(NO3)3 應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 9 第 3 章 實驗裝置及分析方法 第 3． 1 節(jié) 實驗原料和儀器 3． 1． 整體式催化劑制備所需藥品及儀器 不同構型分子篩的改性所需藥品與相應儀器分別見表 21與 22 表 21 不同構型分子篩改性所需原料及試劑 名稱 等級及純度 生產(chǎn)廠家 HBeta Si/Al=30 鐵嶺催化劑廠 HMCM49 Si/Al=20~30 上海卓悅化工科技有限公司 HZSM5 Si/Al=20~40 上海卓悅化工科技有限公司 HFER HMOR 硝酸鐵 硝酸鈷 去離子水 Si/Al=20~40 Si/Al=10~20 分析純（ AR），純度 % 分析純（ AR），純度 % 上海卓越化工科技有限公司 上海卓越化工科技有限公司 北京益利精細化學品有限公司 北京益利精細化學品有限公司 北京化工大學 表 22 不同構型分子篩改性所用實驗儀器 名稱 型號 生產(chǎn)廠家 恒溫水浴鍋 HH2 金壇市科興儀器廠 溫度控制顯示儀 XL43J 北京金大陸自動化儀表廠 攪拌器 JJ1 江蘇金壇榮華儀器有限公司 電熱恒溫干燥箱 201 天津市中環(huán) 實驗電爐有限公司 精密電子天平 JJ200 常熟雙杰測試儀器廠 馬弗爐 天津市中環(huán)實驗電爐有限公司 恒溫加熱套 981B 天津市泰斯特儀器有限公司 應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 10 整體式催化劑制備所需藥品與相應儀器分別見表 23與 24 表 23 整體式催化劑制備所需原料及試劑 名稱 等級及純度 生產(chǎn)廠家 堇青石 硅溶膠 50% 30% 上海新茂精密陶瓷技術公司 鄭州興隆化工有限公司 鋁溶膠 20% 自制 硝酸 67% 北京北化精細化學品有限公司 表 24 整體式催化劑制備所用實驗儀器 名稱 型號 生產(chǎn)廠家 鋸條 挑針 3012(mm) 上海河冶鋸條制造有限公司 自制 3． 1． 催化劑活性評價 催化劑活性評價過程中所需要的原料和儀器分別見表 25和表 26。 這樣，就使得會出現(xiàn)對于放熱反應來說，熱量不能及時的傳遞出去，對于反應器來說溫度會過高，操作時則會出現(xiàn)安全隱患 ；而如果對于吸熱反應來說，外界溫度不能及時供應進來的話，反應會出現(xiàn)驟?，F(xiàn)象，使實驗進行不下去。 總 的來說，整體式催化劑內(nèi)部出現(xiàn)的這種活篩流的形式 ，加快了氣相傳遞速率，最后反映出來的結果 就是催化劑的活性和選擇性大大的得到增強。 （ 2） 傳質(zhì)效率高 當發(fā)生三相反應時， 如果可以 適當?shù)谋３謿庖毫魉伲?那么 可能會出現(xiàn)活篩流的形式 。 第 2． 6 節(jié) 整體式催化劑的 優(yōu)缺點 裝填整體式催化劑的反應器稱之為整體式反應器。在 新資源的探索中 ， 發(fā)現(xiàn) 鈣鈦礦型稀土復合氧化物 PTO(perovskite—type oxide)具有良好的應用前景 。這與傳統(tǒng)催化劑 沒有區(qū)別。在汽車尾氣凈化器中，通過往 γAl2O3涂層中添加 30％至 40％的 CeO2[31]以用來增強催化劑活性 。因此， 這就需要再在載體上 涂覆一層高比表面的涂層 來增加比表面積 。 金屬合金材料相比于陶瓷材料， 其 具有良好的可延展性，容易加工成高孔密度的載體 ，這樣就會使得其整體式催化劑的壓力降更低 ；另外金屬載體 還具有 其 金屬本身的特點： 良好的導熱性和耐高溫 。 應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 6 整體式催化劑 主要包括三個部分： 載體、涂層和活性組分 。 整體式催化劑 于 1966年首次 得到 商業(yè)應用， Anderen等人 通過 采用整體式催化劑對車間硝酸尾氣中的 NO進行了 還原脫色 。 這種方法的特點是 具有高的離子交換度 。 Lobree等采用 H、 NH4和 Na型分子篩與 FeCl2目前，金屬離子改性分子篩有多種方法，其中主要 的 包括液相離 子交換法、固相離子交換法和氣相化學沉積法等。 硅源、鋁源和模板劑 是 沸石合成的主要原料 。 除了水熱合成法外，利用加入導向劑來合成 Beta分子篩的 導向劑法 也能實現(xiàn) Beta分子篩 的合成 。 由于 FeZSM5分子篩 催化劑 其本身制造的成本低廉， 催化活性又好， 所以它具有良好的工業(yè)應用前景。 CuZSM5和 CoZSM5雖然催化活性較高，但缺點是 他們 在反應過程中 經(jīng)常 不夠穩(wěn) 定，會 發(fā)生振蕩 [25,26]。Ramanujachary等人對于陽離子交換 Y型分子篩催化劑（ FeEuY， MnY， LaY，F(xiàn)eLaY， EuY， CrY， CoY， FeY， NiY和 CuY）進行了研究。但是，分子篩催化劑則沒有這反面的短板， 所以 多 是 采用分子篩催化劑 進行 N2O的分解。 稀土氧化物和氧化物催化劑分解 N2O的反應，一個先決條件是表面上的一種帶負電荷的陰離子空位能夠連續(xù)再生的，否則，分解反應是難以進行的。 ……………… (12) 然而， 如果在上述反應中加入了催化劑，那么就可以實驗大大的降低能耗， 并更 好 的 促 進 反應 的進行 。其中，最常見的是催化分解法。 但是經(jīng)過 化工廠化學過程而排放的副產(chǎn)品則 是 一氧化 二 氮的 主要產(chǎn)生源 ， 其中 己二酸尾氣和汽車尾氣 的 排放 就會 產(chǎn)生大量的 N2O。據(jù)調(diào)查， 1900年大氣中的 N2O濃度達到 310ppb，每年約 以 ％至 ％的速率在增加 [1,4]，而全球 N2O每年排放量約為 107噸。 N2O處在大氣的平流層中，經(jīng)過來自于陽光中的紫外線輻射可以分解為 NO，同時會和臭氧反應，導致大氣中的臭氧水平較低，是一個主要的溫室氣體。 應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 2 第 2 章 文獻綜述 第 2． 1 節(jié) N2O 的危害及工業(yè)排放概況 一氧化氮，化學式為 N2O，一種無色的并具有甜味的氣體，俗稱笑氣。由于整體式催化劑具有床層壓降較低，催化效率高，放大效應小的優(yōu)勢，近年來已被廣泛應用于許多化學領域，如 NO選擇性催化還原（ SCR）揮發(fā)性 有機化合物的催化燃燒以及一些有機合成的多相反應，成為今天多相催化領域最具發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较蛑?。所?，本課題選用 了 最為常見的催化分解法為 切入 點，進行 了 笑氣處理的研究，希望通過本課題的研究尋找到用于笑氣直接分解的優(yōu)良催化劑。 N2O的主要來源是人類的工業(yè)生產(chǎn)活動，其中己二酸尾氣中 含有大量的 N2O，而 全球 N2O總 排放 量的 10％ 就來自于這里 。（ 4）整體式催化劑的制備過程中的粘結劑的選用和分子篩的構型有 關，且粘結劑的量應適宜，過多或過少都不好。 最后 可得如下 的 結論： （ 1）兩步涂覆法中Fe、 Co改性的 Beta、 MCM4 ZSM FER、 MOR分子篩中，對于 N2O直接分解催化活性最高的為 CoBeta， FeBeta次之。接著以堇青石為載體，通過一步涂覆法和兩步 涂覆 法 制備了 Beta等一系列的整體式沸石分子篩催化劑， 并分別 對 制得 的 整體式催化劑 進行了 N2O直接催化分解的活性評價 ， 而且還 對其進行了 SEM（掃描電子顯微鏡）表征 來 進行進一步分析 。 而對于 CoBeta的整體式催化劑的制備宜選用硅溶膠作為粘結劑，上膠量同樣為 5%。 關鍵詞： 整體式 沸石分子篩， 堇青石， Beta， N2O 催化分解 應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 II The Research of monolithic catalysts applied to the nitrous oxide deposition Abstract： Firstly, based Beta, MCM49, ZSM5, FER and MOR which are five different configurations of zeolite, and by the application of liquid ion exchange modification, we prepare a series of zeolite that are modification by Fe ion exchange and Co ion exchange. Then based cordierite Beta monolithic zeolite catalyst are prepared by the onestep of washcoating method and twostep washcoating and do the activity evaluation experiment of the direct catalytic deposition of N2O . And in this experiment, the monolithic zeolite catalyst also were characterized by means of SEM characterization for further analysis. Finally, we can get the following conclusions: (1) In twostep washcoating method the CoBeta and FeBeta monolithic zeolite catalyst have the highest catalytic activity for the direct catalytic deposition of N2O. (2) The monolithic zeolite catalyst of the different configurations but the same metal ion exchange has a big difference for the direct catalytic deposition of N2O and the Beta zeolite has obvious advantages . (3) In onestep washcoating method the FeBeta monolithic zeolite catalyst should be prepared by using aluminum sol as a binder with 5% of the amount of glue. Preparation of CoBeta monolithic zeolite catalyst should use silica sol as a binder with 5% of the amount of glue. (4)The selection of the binder in preparation of monolithic catalysts is related with the configuration of the zeolite, and the amount of the binder should be appropriate, too much or too little is not good. (5) From sem image we can see the zeolite coated to be more pact from onestep washcoating method than twostep washcoating method.(6) At last after the analysis in SEM characterization,activity evaluation , economic benefits and the preparation of the degree of difficulty, we can draw the conclusions that onestep washcoating method is better than twostep washcoating method. Keywords: Monolithic catalyst， Cordierite， Beta， Catalytic deposition of nitrous oxide應用于笑氣分解的整體式催化劑的研究 1 第 1 章 前言