[发明专利]一种Cu-SAPO-34分子筛催化剂、其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种Cu‑SAPO‑34分子筛催化剂、其制备方法和用途。所述Cu‑SAPO‑34分子筛催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)将铝源、硅源、磷源、铜盐、有机胺模板剂和溶剂混合制得溶胶；(2)将所述溶胶进行晶化过程，所述晶化过程伴随有搅拌和/或震荡，煅烧，得到Cu‑SAPO‑34分子筛催化剂。针对现有技术中Cu‑SAPO‑34分子筛催化剂抗低温水热老化性能较差的问题，本发明采用一步水热合成法制备Cu‑SAPO‑34分子筛催化剂，并且通过在晶化过程中伴随有搅拌和/或震荡，使得到的催化剂具有优异的催化活性的条件下，还具有优异的抗低温水热老化性能。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种Cu-SAPO-34分子筛催化剂、其制备方法和用途。

背景技术

近年来，我国面临的环境问题非常严峻，氮氧化物(NO_x)是雾霾组成中的主要成份之一，NO_x危害极为严重，除引发雾霾问题以外，还会造成酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏等环境问题。NO_x的产生有两大人为来源，一是以发电厂为代表的固定源装置所产生；二是以柴油车为代表的移动源装置所产生。其中，柴油车尾气中的NO_x是城市中NO_x的最主要来源，由于柴油车发动机在正常工作时其内部温度很高(大于1800℃)，因此NO_x的生成难以避免，故而需要进行尾气后处理来减少NO_x的排放。

目前柴油车尾气处理装置中广泛采用选择性催化还原(SCR)催化剂来进行尾气中NO_x的脱除；选择性催化还原催化剂包括贵金属型催化剂、金属氧化物型催化剂和分子筛型催化剂。其中，分子筛型催化剂以同时具备高活性、高稳定性和较低成本的优势脱颖而出，被广泛应用在柴油车尾气处理装置当中。

由于铜掺杂的菱沸石(CHA)型分子筛催化剂具有良好的NO_x催化还原能力，表现出良好的催化活性和高温水热稳定性，因而具备一定的应用前景。传统的制备方法为两步离子交换法，即首先合成出H-SAPO-34分子筛，再将合成好的H-SAPO-34分子筛交换成NH₄-SAPO-34，最后通过离子交换转换成Cu-SAPO-34分子筛，合成过程较为繁琐，因此有必要开发和应用一步合成法制备Cu-SAPO-34分子筛催化剂。同时当柴油品质较差时，在柴油车尾气中除了含有NO_x之外，还含有少量的二氧化硫(SO₂)，而SO₂会导致Cu-SAPO-34催化剂中毒，从而降低其催化还原NO_x的能力。此外，对实际生活中柴油车尾气进行研究发现，柴油发动机内部温度虽高达1800℃，但尾气平均温度则集中在150～350℃，尤其是柴油车冷启动时，尾气温度会保持较长时间低于200℃，而目前商用的铜基SAPO-34型分子筛催化剂在较低温度下(200℃)的催化活性不高，造成了较多NO_x的排放。而真正限制Cu-SAPO-34分子筛催化剂应用于柴油车尾气后处理装置中的问题，在于该类分子筛的低温水热稳定性较差。有很多研究发现，Cu-SAPO-34长期暴露于潮湿、低温(小于100℃)的环境中，会导致催化剂严重失活。因此，提高Cu-SAPO-34分子筛催化剂的低温水热稳定性是使其应用成为可能的关键。

CN110479358A公开了一种镝改性的Cu-SAPO-34分子筛脱硝催化剂及其制备方法，包括：步骤1，量取铝源、硅源、磷酸、模板剂、铜硝酸盐、镝硝酸盐和去离子水，配制获得均匀的水溶液A；步骤2，将步骤1获得的水溶液A进行水热反应，在160～200℃的温度下陈化，获得反应产物B；步骤3，将步骤2获得的反应产物B进行洗涤干燥后，在450℃以上的温度下煅烧，获得镝改性的Cu-SAPO-34分子筛脱硝催化剂。但是所述方法得到的Cu-SAPO-34分子筛脱硝催化剂抗老化性能较差。