[發明專利]一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010319007.5
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111437876A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 牛璨;閆宏遠;韓丹丹;楊春柳;張文旋
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01J35/02;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 黃慧慧

本發明提供了一種Cu?SAPO?34分子篩催化劑及其制備方法與應用，Cu?SAPO?34分子篩催化劑晶體形貌呈立方體狀，晶體粒徑為3μm~10μm，表面具有豐富的質子酸位，Cu負載量為2.3~3.3 wt.%；該分子篩催化劑是將原料混合所得凝膠進行超聲波處理，并放入水熱反應釜中于180℃~200℃晶化6h~12h，經后處理所得的。本發明通過采用超聲波輔助法制得了Cu?SAPO?34分子篩催化劑，該方法操作簡單，大幅縮短晶化時間，節省能源；將所制備的Cu?SAPO?34分子篩催化劑用于柴油車尾氣氨選擇性催化還原脫除氮氧化物反應中催化活性好，具有優異的抗水性能。

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體地說是涉及一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

以NH₃為還原劑選擇性催化還原NOx即NH₃-SCR技術，在催化去除NOx的過程中具有極為重要的作用，其關鍵核心是SCR催化劑體系的開發。由于柴油車運行工況多變、排氣溫度變化幅度大、尾氣組成復雜、流量變化快等特點，優良的車用催化劑需具備以下性能：在較寬溫度窗口有較高催化活性、水熱穩定性高、機械強度高、抗中毒能力強、抗高空速能力強等。

小孔分子篩Cu-CHA尤其是Cu-SAPO-34分子篩由于其同時具備高活性、高N₂選擇性和優異的水熱穩定性和抗HC中毒能力而受到廣泛關注。目前大部分報道的Cu-SAPO-34分子篩采用離子交換法和一步水熱合成法，離子交換法涉及步驟繁多，活性銅物種分散性差，而一步水熱合成法雖然簡化了交換的步驟，在合成SAPO-34的同時將活性銅物種引入到分子篩孔道，但是在現有的研究中該催化劑存在合成時間長（24h~168h），晶粒尺寸難以調控，抗水性能差等問題。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑，以解決現有技術中存在的Cu-SAPO-34分子篩催化劑低溫水熱處理后結構容易坍塌，抗水性能差的問題。

本發明的目的之二是提供一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑的制備方法，以解決現有Cu-SAPO-34分子篩催化劑制備方法中存在的晶化時間長，晶粒尺寸難以調控的問題。

本發明的目的之三是提供前述Cu-SAPO-34分子篩催化劑在柴油車尾氣氨選擇性催化還原脫除氮氧化物反應中的應用。

本發明的目的之一是這樣實現的：

一種Cu-SAPO-34分子篩催化劑，其晶體形貌呈立方體狀，晶體粒徑為3μm~10μm，表面具有豐富的質子酸位，Cu負載量為2.3~3.3 wt.%。

優選地，所述晶體粒徑為4μm~8μm；更優選地，所述晶體粒徑為4μm~7μm，更優選5μm。

所述Cu-SAPO-34分子篩催化劑采用下述方法制得：

（a）將擬薄水鋁石加入去離子水中進行攪拌，加入正磷酸和氣相二氧化硅，混勻，加入硫酸銅和四乙烯五胺，充分攪拌后加入正丙胺，得到凝膠；

其中，Al、P、Si、H₂O、硫酸銅-四乙烯五胺和正丙胺的摩爾比為1∶1∶0.15~0.5∶30~60∶0.03~0.12∶1.4~1.8；

（b）對所述凝膠進行超聲波處理；其中，超聲功率為50%~100%，超聲時間為15min~60min，超聲溫度為25℃~60℃；

（c）將超聲波處理后的凝膠裝入水熱反應釜中于180℃~200℃晶化6h~12h，晶化完成后在室溫條件下進行冷卻，經固液分離、洗滌、干燥、焙燒后即可得到Cu-SAPO-34 分子篩催化劑。

優選地，步驟（a）中，Al、P、Si、H₂O、硫酸銅-四乙烯五胺和正丙胺的摩爾比為1∶1∶0.25∶40∶0.06∶1.6。