[发明专利]一种球形杂原子Ni-SAPO-34分子筛及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种球形杂原子Ni‑SAPO‑34分子筛及其制备与应用。合成步骤如下：(1)将六水合硝酸镍溶于去离子水中，室温下边搅拌边滴加入螯合剂，得到Ni螯合物溶液A；（2）将铝源、磷源、硅源、模板剂和去离子水混合，加热搅拌得初始溶胶B；（3）将溶液A加入到初始溶胶B中，加热搅拌得溶胶C；（4）将溶胶C装入反应釜中晶化反应，反应完成后经过滤、洗涤至中性、干燥、焙烧、冷却。本发明通过溶胶‑水热合成法合成出具有较高结晶度的球形杂原子Ni‑SAPO‑34分子筛，有效地减少了堆积后催化剂床层的压降，同时，金属镍的引入为反应提供了更多的活性位点，在甲醇制烯烃、NH₃‑SCR反应中有重要的应用。该合成方法步骤简单，易于操作。

技术领域

本发明属于杂原子分子筛合成技术领域，具体涉及球形杂原子Ni-SAPO-34分子筛的合成方法。

背景技术

分子筛是具有CHA拓扑结构的硅磷铝分子筛，由于其独特的孔道结构，较高的比表面积及其适度的酸性被广泛的应用于甲醇制烯烃、NH₃-SCR催化反应中。近年来，为提高SAPO-34分子筛的催化性能，广大科研工作者对SAPO-34分子筛进行了一系列的改性合成。其中，利用金属离子对SAPO-34进行改性得到了科研者的广泛关注。

刘红星等利用固态离子交换的方法对SAPO-34进行改性研究，分析结果表明，用CaO改性过的SAPO-34酸性有所降低。Misook Kang利用快速水热合成法合成出一系列金属改性过的SAPO-34，研究结果表明，金属改性过的SAPO-34具有更好的催化性能。但是该方法改性过的SAPO-34分子筛，引进的金属量不多且分散度不好。

专利CN1754624A介绍了一种金属改性的SAPO-34分子筛及其应用，该专利利用浸渍法，通过利用金属盐溶液浸渍SAPO-34原粉一段时间，然后再通过高温焙烧制备出金属改性的SAPO-34。该制备方法过程复杂，所制备出的样品金属含量较低，且分子筛的稳定性也受到影响

专利105984876A介绍了一种金属改性SAPO分子筛的制备方法。该专利利用离子交换的方法，将SAPO分子筛原粉置于含金属离子的溶液中进行离子交换，离子交换结束后，所得固体经洗涤、干燥，即得到所述金属改性SAPO分子筛。该方法虽然制备出了较高结晶度的金属改性SAPO分子筛，但在离子交换过程中无法准确控制金属离子的交换量。

另外，由于传统制备的SAPO-34分子筛呈立方状，在作为催化剂使用时，其堆叠较为密实，会导致较大压降的产生，影响反应过程的传质。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形杂原子Ni-SAPO-34分子筛的制备方法，以解决传统的立方状SAPO-34分子筛堆积后催化剂床层压降过大的问题，同时，在SAPO-34分子筛骨架结构中引入Ni元素，以调变分子筛酸性质（酸类型和酸强度），改善其催化性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种球形杂原子Ni-SAPO-34分子筛的合成方法，具体合成步骤如下：

(1) 将六水合硝酸镍溶于去离子水中，室温下边搅拌边滴加入螯合剂（CA），得到Ni螯合物溶液A；

（2）将铝源、硅源、磷源、模板剂和去离子水混合，水浴加热搅拌4-6h，得初始溶胶B；

（3）将Ni螯合物溶液A加入到初始溶胶B中，水浴加热搅拌8-10h，得溶胶C；

(4) 将溶胶C 装入反应釜中，在170~190℃温度下晶化48~72h，反应完成后将所得产品过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到球形杂原子Ni-SAPO-34分子筛。