[發(fā)明專利]一種雙模板一步水熱合成Cu?ZSM?5脫硝催化劑的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710045349.0
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106732757A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭洪根;彭程;王翔
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號: B01J29/46
• 分類號: B01J29/46;B01J37/10;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/90
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種一步水熱得到含活性組分Cu物種的多級孔Cu-ZSM-5分子篩催化劑及其制備方法，涉及Cu-ZSM-5催化劑用于氨選擇性催化還原氮氧化物（NH₃-SCR）的應(yīng)用。

背景技術(shù)

大氣污染物主要包括氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SO₂）、可吸入顆粒物（PM10）等，氨選擇性催化還原技術(shù)具有實用性強，轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點已成為適用于移動源的主要脫硝技術(shù)。沸石分子篩基催化劑由于成本低、催化轉(zhuǎn)化效率高等特點被廣泛應(yīng)用在氮氧化物選擇性催化脫除方面，常規(guī)合成分子篩基催化劑的思路是先合成分子篩，再通過離子交換、浸漬法等其他手段將活性組分負載在分子篩表面或孔道中，操作過程繁瑣，離子交換法金屬鹽利用率低且會產(chǎn)生大量廢水。

分子篩催化劑具有很高的比表面積、高的熱穩(wěn)定性和水熱熱穩(wěn)定性、活性高等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注。用于NOx消除的分子篩材料負載活性組分絕大多數(shù)采用離子交換法或浸漬法，這兩種方法雖能保證催化劑具有較好的活性，對于離子交換法，在離子及洗滌過程中將產(chǎn)生大量廢水，且活性組分利用率低，最終活性組分含量需通過測試才可得知，且制備周期較長；對于浸漬法，雖然未產(chǎn)生廢水，但仍需多步操作才可得到產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決分子篩脫硝催化劑制備過程操作步驟繁瑣的問題，提供一種雙模板一步水熱合成Cu-ZSM-5脫硝催化劑的制備方法。采用銅胺絡(luò)合物雙模板劑一步合成Cu-ZSM-5分子篩，具有制備方法簡單，步驟少，選擇性高等特點，將其運用氨選擇性催化還原氮氧化物（脫硝）時，其催化活性以及選擇性均能很好的滿足氨選擇性催化還原技術(shù)的需要。

本發(fā)明所述的雙模板法一步合成Cu-ZSM-5脫硝催化劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟。

（1）銅胺溶液的制備：將0.1-0.5 g無水乙二胺加入到0.5-5 g去離子水中，再加入0.1-0.5 g二水合氯化銅，氯化銅完全溶解后即得銅胺溶液。

（2）Cu-ZSM-5分子篩的制備：分別取3-15 g 四丙基氫氧化銨、3-15 g去離子水、 0.05-0.30g偏鋁酸鈉于燒杯中，攪拌下快速滴入2.0-12.0 g正硅酸四乙酯。室溫下攪拌2-6小時，然后加入銅胺溶液，再攪拌半小時，最后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中170 ℃下旋轉(zhuǎn)晶化2-4天，所得晶化物過濾、洗滌、干燥、550 ℃焙燒6 h，所得產(chǎn)品即為Cu-ZSM-5分子篩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的催化劑具有如下優(yōu)點：（1）本發(fā)明制備過程簡單易行，設(shè)備要求低，僅有少量廢水產(chǎn)生，催化劑制備方法簡單易于操作，制備步驟少，避免了先制備ZSM-5催化劑再通過離子交換負載活性物種。（2）減少了副產(chǎn)物N₂O的生成，避免二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙模板一步水熱制得的Cu-ZSM-5催化劑及采用浸漬法、離子交換法制得的Cu-ZSM-5催化劑和H-ZSM-5的NH₃-SCR活性圖。

圖2為本發(fā)明雙模板法一步水熱制得的Cu-ZSM-5催化劑及采用浸漬法、離子交換法制得的Cu-ZSM-5催化劑和H-ZSM-5的副產(chǎn)物N₂O濃度圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，列舉以下實施例，但其對本發(fā)明的范圍無任何限制。

實施例1。

將0.21 g無水乙二胺加入到2 g去離子水中，再加入0.3 g二水合氯化銅，氯化銅完全溶解后即得銅胺溶液。分別取12.91 g 四丙基氫氧化銨、13.34 g去離子水、0.16 g偏鋁酸鈉于燒杯中，攪拌下快速滴入8.27 g正硅酸四乙酯。室溫下攪拌六小時，然后加入上述銅胺溶液，再攪拌半小時，最后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中170 ℃下旋轉(zhuǎn)晶化四天，所得晶化物過濾、洗滌、干燥、550 ℃焙燒6 h，得到成品催化劑雙模板法-Cu-ZSM-5。

實施例2。

分別取12.91 g 四丙基氫氧化銨、13.34 g去離子水、0.16 g偏鋁酸鈉于燒杯中，攪拌下快速滴入8.27 g正硅酸四乙酯。室溫下攪拌六小時，轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中170 ℃下旋轉(zhuǎn)晶化四天，所得晶化物過濾、洗滌、干燥、550 ℃焙燒6 h，得到Na-ZSM-5。將10 g氯化銨溶于30 ml去離子水中，再取1 g Na-ZSM-5倒入其中，所得混合液于80 ℃下攪拌回流24 h，隨后抽濾，110 ℃下干燥12 h，550 ℃焙燒6 h后，得到成品催化劑H-ZSM-5。

實施例3。