[发明专利]用于氨气选择性催化还原反应的Cu-KFI催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及环境催化领域，旨在提供一种用于氨气选择性催化还原反应的Cu‑KFI催化剂的制备方法。包括∶以无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛：将铝源溶于去离子水中，搅拌至澄清；然后加入含钠碱源、钾源、硅源，搅拌混合后移至反应釜中，加入KFI沸石分子筛晶种后进行晶化反应；洗涤、干燥固体产物，得到分子筛产品。然后进行铵离子和铜离子交换得到Cu‑KFI催化剂，并进行水热老化处理。本发明合成方法简单，操作方便，无需高温焙烧除去模板剂，可减少有害气体排放。本发明中催化剂的水热稳定性极佳，850℃水热处理16小时后仍能保持78.3％的结构，且水热处理后的催化剂在200‑400℃NO转化率仍能达到95％以上。因此该催化剂具有极佳的水热稳定性及优异的NO_x转化率。

技术领域

本发明涉及环境催化领域，特别涉及利用高硅KFI型沸石分子筛制备用于氨气选择性催化还原反应的Cu-KFI催化剂的方法。

背景技术

随着社会经济的发展及人口的增长，我国汽车工业迅猛发展，机动车保有量激增，随之而来的污染物排放问题也越发严重。由机动车尾气污染引发的雾霾天气等问题已经对人们的生活造成极大的影响。汽车尾气主要包括氮氧化物(NO_x)、碳氧化物(CO)以及少量的碳氢化合物(CH)，其中NO_x的危害最为严重，因此汽车尾气中的NO_x的排放控制尤为重要。与汽油车相比，柴油车采用稀薄燃烧技术，该技术能抑制CH和CO污染物的形成，但会产生大量的NO_x。因此柴油车尾气NO_x控制是我国急需解决的大气环境污染问题之一。

由于柴油车尾气中的NO_x与PM的生成存在着互相制约的关系，即降低NO_x的同时会增加PM的排放。因此仅仅通过在机体内的净化来同时减少NO_x和PM的排放是很困难的。当柴油发动机在高燃烧效率下工作时尾气中的PM含量较低而NO_x浓度较高，此时通过后处理有效去除NO_x则可以同时达到节能与减排的效果。其中氨气选择性还原技术(NH₃-SCR)是当前最有使用前景的汽车尾气NO_x的控制手段，而NH₃-SCR消除NO_x的关键是催化剂。

相比钒基催化剂，分子筛催化剂具有稳定性好、活性高等优点，因此是NH₃-SCR消除NO_x的关键催化材料。目前应用较广的沸石分子筛主要有ZSM-5(MFI)、Y(FAU)和Beta(BEA)。但由于国六重型柴油车尾气处理SCR系统位于柴油车颗粒捕集器之后，捕集器中碳颗粒捕集再生过程中SCR催化剂需耐受600-800℃高温水热环境，上述三种分子筛都较难满足高温稳定性的要求。近年来SSZ-13分子筛(CHA)由于具有好的活性和高温稳定性而受到重视，但其合成需要用到昂贵的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵作为模板剂，这大大限制了其应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于氨气选择性催化还原反应的Cu-KFI催化剂的制备方法。

为了解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于氨气选择性催化还原反应的Cu-KFI催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)无有机模板剂晶种法合成高硅KFI沸石分子筛

将铝源溶于去离子水中，搅拌至澄清；然后依次加入含钠碱源和钾源，搅拌；继续添加硅源，搅拌2～3小时；将混合溶液移至反应釜中，加入KFI沸石分子筛晶种，搅拌10分种；在140℃的温度下晶化15天，反应完成后，用去离子水洗涤固体产物，在80℃干燥12小时以上，最终得到高硅KFI沸石分子筛；