[發明專利]一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑、其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202010107906.9
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111195527A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 賀泓;杜金鵬;石曉燕;單玉龍;單文坡;余運波
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種Cu?SAPO?34分子篩催化劑、其制備方法和用途。所述Cu?SAPO?34分子篩催化劑的制備方法包括如下步驟：(1)將鋁源、硅源、磷源、銅鹽、有機胺模板劑和溶劑混合制得溶膠；(2)將所述溶膠進行晶化過程，所述晶化過程伴隨有攪拌和/或震蕩，煅燒，得到Cu?SAPO?34分子篩催化劑。針對現有技術中Cu?SAPO?34分子篩催化劑抗低溫水熱老化性能較差的問題，本發明采用一步水熱合成法制備Cu?SAPO?34分子篩催化劑，并且通過在晶化過程中伴隨有攪拌和/或震蕩，使得到的催化劑具有優異的催化活性的條件下，還具有優異的抗低溫水熱老化性能。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑、其制備方法和用途。

背景技術

近年來，我國面臨的環境問題非常嚴峻，氮氧化物(NO_x)是霧霾組成中的主要成份之一，NO_x危害極為嚴重，除引發霧霾問題以外，還會造成酸雨、光化學煙霧和臭氧層破壞等環境問題。NO_x的產生有兩大人為來源，一是以發電廠為代表的固定源裝置所產生；二是以柴油車為代表的移動源裝置所產生。其中，柴油車尾氣中的NO_x是城市中NO_x的最主要來源，由于柴油車發動機在正常工作時其內部溫度很高(大于1800℃)，因此NO_x的生成難以避免，故而需要進行尾氣后處理來減少NO_x的排放。

目前柴油車尾氣處理裝置中廣泛采用選擇性催化還原(SCR)催化劑來進行尾氣中NO_x的脫除；選擇性催化還原催化劑包括貴金屬型催化劑、金屬氧化物型催化劑和分子篩型催化劑。其中，分子篩型催化劑以同時具備高活性、高穩定性和較低成本的優勢脫穎而出，被廣泛應用在柴油車尾氣處理裝置當中。

由于銅摻雜的菱沸石(CHA)型分子篩催化劑具有良好的NO_x催化還原能力，表現出良好的催化活性和高溫水熱穩定性，因而具備一定的應用前景。傳統的制備方法為兩步離子交換法，即首先合成出H-SAPO-34分子篩，再將合成好的H-SAPO-34分子篩交換成NH₄-SAPO-34，最后通過離子交換轉換成Cu-SAPO-34分子篩，合成過程較為繁瑣，因此有必要開發和應用一步合成法制備Cu-SAPO-34分子篩催化劑。同時當柴油品質較差時，在柴油車尾氣中除了含有NO_x之外，還含有少量的二氧化硫(SO₂)，而SO₂會導致Cu-SAPO-34催化劑中毒，從而降低其催化還原NO_x的能力。此外，對實際生活中柴油車尾氣進行研究發現，柴油發動機內部溫度雖高達1800℃，但尾氣平均溫度則集中在150～350℃，尤其是柴油車冷啟動時，尾氣溫度會保持較長時間低于200℃，而目前商用的銅基SAPO-34型分子篩催化劑在較低溫度下(200℃)的催化活性不高，造成了較多NO_x的排放。而真正限制Cu-SAPO-34分子篩催化劑應用于柴油車尾氣后處理裝置中的問題，在于該類分子篩的低溫水熱穩定性較差。有很多研究發現，Cu-SAPO-34長期暴露于潮濕、低溫(小于100℃)的環境中，會導致催化劑嚴重失活。因此，提高Cu-SAPO-34分子篩催化劑的低溫水熱穩定性是使其應用成為可能的關鍵。

CN110479358A公開了一種鏑改性的Cu-SAPO-34分子篩脫硝催化劑及其制備方法，包括：步驟1，量取鋁源、硅源、磷酸、模板劑、銅硝酸鹽、鏑硝酸鹽和去離子水，配制獲得均勻的水溶液A；步驟2，將步驟1獲得的水溶液A進行水熱反應，在160～200℃的溫度下陳化，獲得反應產物B；步驟3，將步驟2獲得的反應產物B進行洗滌干燥后，在450℃以上的溫度下煅燒，獲得鏑改性的Cu-SAPO-34分子篩脫硝催化劑。但是所述方法得到的Cu-SAPO-34分子篩脫硝催化劑抗老化性能較差。