[發(fā)明專利]Ce-Cu/SAPO-34分子篩的制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110412621.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112919494B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖永厚;邱爽;吳浩然;付佳輝;董文濤;賀高紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)盤錦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B01J29/85
• 分類號(hào): B01J29/85;C01B39/54;C01B37/08
• 代理公司: 北京久維律師事務(wù)所 11582
• 代理人: 邢江峰

本發(fā)明涉及一種Ce?Cu/SAPO?34分子篩的制備方法與應(yīng)用。該制備方法包括如下步驟：將磷源、鋁源與水混勻，得到混合物一；將硅源、模板劑與水混勻，得到混合物二；將鈰源、銅源、四乙烯五胺與水混勻，得到混合物三；將混合物一、二、三混勻，得到前驅(qū)體溶液；將前驅(qū)體溶液進(jìn)行晶化反應(yīng)，得到結(jié)晶產(chǎn)物；將結(jié)晶產(chǎn)物洗滌、干燥、焙燒，得到Ce?Cu/SAPO?34分子篩。本發(fā)明提供的合成Ce?Cu/SAPO?34分子篩的方法，步驟簡(jiǎn)單，效率高，周期短且節(jié)約資源，通過(guò)添加Ce離子使得分子篩形成層狀結(jié)構(gòu)，增大其比表面積，用于機(jī)動(dòng)車尾氣氨選擇性催化還原脫除氮氧化物反應(yīng)中，具有優(yōu)異的低溫催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分子篩領(lǐng)域，特別是涉及一種Ce-Cu/SAPO-34分子篩的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

大氣中NO_x的排放主要來(lái)自于兩方面：燃煤火電廠及與燃燒相關(guān)工業(yè)為代表的固定源排放和以機(jī)動(dòng)車尾氣為代表的移動(dòng)源排放。近些年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展、城市化進(jìn)程不斷加快，我國(guó)機(jī)動(dòng)車的生產(chǎn)量和保有量持續(xù)增長(zhǎng)。機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加致使機(jī)動(dòng)車尾氣排放污染物在大氣污染中的分擔(dān)率逐年增加，成為城市大氣污染的一個(gè)主要來(lái)源。隨著我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，對(duì)技術(shù)的需求也越來(lái)越高。需要以更加先進(jìn)的技術(shù)和更加新穎的理念，加強(qiáng)NO_x控制技術(shù)和原理的研究，從而開(kāi)發(fā)出適合中國(guó)國(guó)情并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的脫硝技術(shù)和高效催化劑。

雖然釩鎢(鉬)鈦催化劑體系廣泛工業(yè)化用于固定源NO_x的脫除，但由于V₂O₅具有生物毒性，且機(jī)動(dòng)車尾氣溫度較高，亦會(huì)造成活性組分V₂O₅的升華、脫落或晶型的轉(zhuǎn)化，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)潛在的危害，美國(guó)和日本相繼發(fā)布禁止將釩基催化劑用移動(dòng)源NO_x的凈化。因此，需開(kāi)發(fā)新型催化劑體系以替換傳統(tǒng)釩基催化劑，并且對(duì)環(huán)境友好、高效穩(wěn)定的催化劑是未來(lái)NH₃-SCR催化劑領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的方向和研究熱點(diǎn)。

在SCR催化劑中，銅分子篩表現(xiàn)出良好的催化活性，含銅的Cu-SAPO-34分子篩是一種重要的催化劑，它不僅擁有傳統(tǒng)分子篩比表面積大、孔道均勻、吸附能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在分子篩的骨架中引入了銅離子從而大量增加了分子篩的催化活性位點(diǎn)，使其具有了更加高效的催化活性。并且在在化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。

許多含有雙金屬(Fe、V、Cr、Cu、Co和Mn)的Cu-SAPO-34催化劑具有良好的低溫SCR活性，特別是在200～300℃之間，這也正是機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)車輛NO_x排放的正常溫度范圍。近年來(lái)，才有研究者逐漸對(duì)負(fù)載雙金屬的分子篩催化劑進(jìn)行研究，比如采用離子交換法將Cu和Mn共摻雜在ZSM-5和SAPO-34上，通過(guò)對(duì)比單活性組分的Cu-ZSM-5和Cu-SAPO-34，當(dāng)溫度為200℃時(shí)，雙金屬負(fù)載的催化劑NO_x轉(zhuǎn)化率均達(dá)到70％以上，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Cu-Mn/SAPO-34的水熱穩(wěn)定性和抗碳?xì)漕惢衔镄阅苊黠@高于Cu-Mn/ZSM-5。Ce作為常見(jiàn)的稀土元素，來(lái)源很豐富，且氧化還原性能較好，很早就被應(yīng)用于催化領(lǐng)域。但目前采用負(fù)載雙金屬較多的方法是離子交換法和浸漬法，均需消耗大量的時(shí)間，并且在合成過(guò)程中需要反復(fù)的煅燒過(guò)程，不僅繁瑣耗時(shí)而且增加了能耗，同時(shí)離子交換的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢液廢水，浪費(fèi)資源且污染環(huán)境，因此，開(kāi)發(fā)一種綠色、簡(jiǎn)便的一步法水熱合成Ce-Cu/SAPO-34分子篩催化劑的方法是有重要意義和價(jià)值的。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)目前雙金屬Cu-SAPO-34分子篩在離子交換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢液，污染環(huán)境，以及制備成本高難能耗高等問(wèn)題，提出一種一步水熱合成Ce-Cu/SAPO-34分子篩的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好。

一種Ce-Cu/SAPO-34分子篩的制備方法，包括如下步驟：

(a)將磷源、鋁源與水混勻，得到混合物一；將硅源、模板劑與水混勻，得到混合物二；將鈰源、銅源、四乙烯五胺與水混勻，得到混合物三；