[發明專利]一種原位水熱合成Fe-SSZ-13分子篩的方法

在審

• 申請號: 202010532865.8
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111592008A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 劉春紅;鄭渭建;胡晨暉;卓佐西;杜凱敏;祁志福;陳亮;林貽超
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: C01B39/04
• 分類號: C01B39/04;B01J29/76;B01J37/10
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發明涉及一種原位水熱合成Fe?SSZ?13分子篩的方法，包括：步驟1、制備Fe的絡合物：將二價Fe金屬鹽加入到有機胺中進行絡合反應2～6h，形成Fe的絡合物；步驟2、制備反應混合物；步驟3、在結晶條件下在180～220℃下加熱步驟2.2所得陳化后的反應混合物12～72h直至形成Fe?SSZ?13粗產物。本發明的有益效果是：本發明為一步法制備Fe?SSZ?13，相比于傳統通過二步法離子交換制備Fe?SSZ?13的方法，制備工序簡單；由于不會產生大量的廢水，成本也更低，更加簡單高效；所得Fe?SSZ?13分子篩催化劑經過酸洗處理后具有優異的水熱穩定性、耐酸堿性；Fe?SSZ?13分子篩可應用于選擇性催化還原(NH₃?SCR)發動機、化工廠等尾氣中的氮氧化物。

技術領域

本發明涉及一種一步原位合成Fe-SSZ-13分子篩的制備方法。所述的Fe-SSZ-13分子篩可應用于選擇性催化還原(NH₃-SCR)發動機、化工廠等尾氣中的氮氧化物。

背景技術

分子篩材料是一種具有規則孔道和高比表面的結晶性多孔材料，骨架結構主要為硅鋁氧化物的聚集體通過氧橋連接形成規則的孔結構和空腔體系，孔徑尺寸主要在0.3～2.0nm之間。分子篩材料由于其獨特物理化學特性在離子交換、吸附分離和催化等領域有著很廣泛的工業應用，已經成為了化工領域中不可或缺的重要材料。為了方便研究和交流，國際分子篩協會(The International Zeolite Association，IZA)按骨架拓撲結構不同對分子篩進行了分類，如CHA、MFI、FAU、VFI等。例如目前的熱點分子篩材料SSZ-13具有CHA拓撲結構，它是由AlO₄和SiO₄四面體通過氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元環結構的橢球形籠(0.73nm×1.2nm)和三維交叉孔道結構，孔道尺寸為0.37nm×0.42nm。SSZ-13具有孔道有序、水熱穩定性好、有較多的表面質子酸性中心以及可交換的陽離子等特點。在經過二價Fe離子或者二價Cu離子交換后的SSZ-13分子篩是優異的選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)催化劑，其NO_x脫除率可達到80％～90％。目前的研究結果表明Cu-SSZ-13分子篩催化劑的工作溫度窗口一般為200～400℃,Fe-SSZ-13分子篩催化劑工作溫度窗口一般為300～550℃。相比于Cu-SSZ-13分子篩，Fe-SSZ-13分子篩在高溫下的SCR性能更佳。

SSZ-13的合成方法首次在1982年美國的專利文獻US 4544538中公開，該方法需要用到昂貴的N,N,N-三甲基-1-金剛烷胺陽離子模板劑，提高了SSZ-13分子篩的合成成本，因而極大限制了SSZ-13分子篩的推廣使用。并且制備具有SCR活性的SSZ-13分子篩還需要進行離子交換，進一步增加了工序和成本。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種原位水熱合成Fe-SSZ-13分子篩的方法。

這種原位水熱合成Fe-SSZ-13分子篩的方法，包括以下步驟：

步驟1、制備Fe的絡合物：將二價Fe金屬鹽加入到有機胺中進行絡合反應2～6h，形成Fe的絡合物；

步驟2、制備反應混合物：

步驟2.1、向Fe的絡合物中先加入無機堿和三價鋁源，完全溶解后加入N,N,N-三甲基-1-金剛烷胺并攪拌均勻，最后滴加四價硅源，得到反應混合物；

步驟2.2、將步驟2.1中所得混合物在攪拌的條件下陳化一定時間；

步驟3、在結晶條件下在180～220℃下加熱步驟2.2所得陳化后的反應混合物12～72h直至形成Fe-SSZ-13粗產物；