[發明專利]用于氨選擇性催化消除NOx的SAPO-18負載Cu-Fe催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210071983.9
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102626653A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 葉青;王海平;程水源;王道;康天放
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01D53/94;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種SAPO-18分子篩負載Cu-Fe復合催化劑的制備方法及其用于選擇性催化消除氮氧化物。?

背景技術

氮氧化物(俗稱NO_x，主要含有NO)是大氣中一種主要的污染物，其對生態環境和人體健康有巨大的危害，它不僅造成酸雨，也是形成近地層大氣臭氧污染、二次微細顆粒污染和地表水富營養化的前驅體，由此引起的環境問題已經與臭氧層破壞、全球氣候變化一起成為最為突出的大氣環境熱點問題。氮氧化物主要來源于汽車尾氣(移動源)和發電廠的燃煤鍋爐(固定源)。近年來，為提高燃料的利用率，目前內燃機大多使用富氧貧燃型，這種內燃機的主要污染物是氮氧化物，因此研究在富氧條件下還原氮氧化物具有十分重要的意義。，世界各國的大氣排放標準都對其進行嚴格限制。由于治理氮氧化物難度大，控制和治理氮氧化物污染已成為當前環保研究中最活躍的課題之一。據估計，氮氧化物排放量年增長率為5.0％-8.0％；到2030年我國氮氧化物排放量將達到3540萬噸，所以，目前迫切需要解決氮氧化物的污染問題。?

目前國內外有多種消除氮氧化物的方法，其中NH₃選擇性催化還原氮氧化物的方法比較成熟，已經應用于汽車尾氣(固定源)和火力發電廠(移動源)氮氧化物污染的治理。目前此類方法效果較好的催化劑主要為Cu/ZSM-5。但是此種催化劑抗積碳性能和水熱穩定性較差。而在汽車尾氣和電廠煙氣中，碳氫和水的存在是不可避免的，這兩點正是當前SCR法凈化氮氧化物的關鍵問題。本專利選用水熱穩定性較高的SAPO-18分子篩(1000℃～1200℃)為載體，將銅和鐵同時負載在SAPO-18分子篩載體上，獲得很好的寬溫度范圍內的催化消除氮氧化物高活性、水熱穩定性和高的抗積碳性能。目前國內外同時使用銅鐵負載催化劑的研究較少，就目前所有報道的文獻來看，雖然也有較好的活性，但是大多數使用銅或鐵負載催化劑，而同時Cu和Fe負載催化劑催化處理氮氧化物的報道極少，使用SAPO-18分子篩作為載體更是鮮見報道。?

本項目的實施得到國家自然科學基金、北京市自然基金和北京工業大學基礎基金(X4005011201101)資助項目的資助，也是這些項目的研究內容。?

發明內容

本發明的目的是提供一種SAPO-18分子篩負載Cu-Fe復合催化劑的制備及其用于催化消除氮氧化物，主要針對氮氧化物中的主要成分NO。?

所提供的催化劑可在寬的反應溫度(100℃～550℃)下，高效消除NO(60％～90％的NO轉化率)。而且加入碳氫(300ppm～1000ppm丙烯)后，此催化劑具有較高的抗積碳性能。水熱老化實驗表明，此催化劑經過極端溫度(700℃～800℃)和高含量水(10wt％-20wt％H₂O)的水熱老化后，催化劑活性穩定，具有較高的水熱穩定性。而且此催化劑制備工藝簡單。?

本發明提供一種用于催化消除氮氧化物的SAPO-18分子篩負載Cu-Fe復合催化劑的制備方法。?

(1)SAPO-18分子篩的制備?

將氫氧化鋁加入到磷酸溶液，均勻攪拌，室溫靜置5天～10天，再將SiO₂和N，N-二異丙基乙胺(C₈H₁₉N)加入到以上混合溶液中，攪拌均勻，最后得到溶膠組成(摩爾比例)如下：?

(0.93～2.48)C₈H₁₉N∶(0.33～1.00)SiO₂∶(0.44～2.21)Al₂O₃∶(0.35～1.74)P₂O₅∶(33～55)H₂O；?

將此溶膠在密閉容器中室溫靜置5天～10天，隨后加入到內襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜中，加熱到160℃～180℃，恒溫5天～10天。隨后將固體產物過濾、洗滌，并在空氣中30℃～80℃干燥。將所得固體物質在氧氣氛中400℃～600℃焙燒15～20小時。上述所制的SAPO-18分子篩載體，比表面積為400～550m²/g，總孔容0.25～0.40cm³/g。?

(2)NH₄交換型SAPO-18分子篩載體的制備?