本技术涉及一种MFI型分子筛限域贵金属Ru基催化剂及其制备方法和应用。制备过程包括混合硅源、模版剂和水，搅拌至硅源水解形成混合溶液；随后加入Ru前驱体进行反应。该催化剂在催化反应中展现出优异性能。
背景技术
挥发性有机化合物（VOCs）作为关键的工业原料，在全球化学产业中占据着核心地位。然而，随着工业活动的扩张和化石燃料的广泛使用，VOCs的排放量在全球范围内急剧增加，引起了广泛的环境和健康问题。这些化合物在大气中不仅能够通过光化学反应参与地表臭氧（O3
）和细颗粒物（PM2.5）的生成，加剧城市烟雾和空气质量恶化，还能通过长距离传输影响区域甚至全球的气候系统。因此，为了满足可持续发展的需求，亟需有效处理VOCs以减缓大气污染问题。催化氧化法因其成本效益高、能耗低、二次污染少等优势，被视为最有效的VOCs处理方法之一。面对日益严格的环保标准，当前催化氧化技术的研发重点在于开发更高效、更稳定的催化剂，以应对复杂的工业排放挑战。丙烷作为一种丰富的低碳VOCs，其在大气中的长寿命及其高的C-H键能和热/化学稳定性，使得开发低温高活性的丙烷燃烧催化剂成为当前研究的热点和技术难题。
贵金属Pt和Pd基催化剂因其在催化深度氧化中的高效性而备受关注。然而，传统的多相催化剂制备技术通常通过将贵金属直接浸渍到载体表面，但在高温反应条件下，这种方法易引发奥斯特瓦尔德熟化效应，导致催化金属颗粒的聚集。近年来，研究者越来越倾向于采用分子筛封装贵金属的方法（金属@沸石），此方法能够有效防止金属的烧结和浸出，并为反应物提供独特的微环境，从而显著提升催化反应的活性和稳定性。尤其是，纯硅质的Silicalite-1型MFI微孔材料因其狭窄的孔径和优异的稳定性，已成为研究的重点。值得注意的是，已有大量研究通过金属前驱体稳定策略成功将小粒径的Pt、Pd、Rh封装于微孔或微介孔分子筛中。然而，这些贵金属的稀缺性和高成本仍然是其广泛商业化应用的主要障碍。因此，探索能够保持高活性和高稳定性的廉价贵金属催化剂替代品具有重要意义。
作为铂族金属之一的Ru，因其与Pt相似的特性且成本相对较低（价格为Pt/Pd的三分之一），被认为是最具前景的替代材料之一。然而，与Pt和Pd相比，Ru具有更高的内聚能和更低的溶度积，这使其在硅酸盐凝胶水热结晶成MFI框架时的严苛条件（高pH=12和高温170°C）下更容易沉淀，同时在模板剂的高温氧化还原去除过程中，Ru也显示出更高的迁移性和团聚倾向。基于现有的合成方法，这些因素通常导致Ru在微孔分子筛中的封装呈现双峰尺寸分布，难以实现其在分子筛中的稳定封装。因此，开发新的合成策略，以实现Ru在MFI型沸石中的均匀分布和稳定封装，对于提升VOCs的氧化效率和催化剂的商业应用具有重要意义。
实现思路