[发明专利]一种CuRE/SAPO-34分子筛的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种CuRE/SAPO‑34分子筛的制备方法，同时公开了该制备方法制备得到的CuRE/SAPO‑34分子筛作为NH₃‑SCR催化反应催化剂，用于柴油机尾气后处理中氮氧化合物净化过程的用途。本发明通过稀土元素对Cu/SAPO‑34分子筛进行改性，得到的CuRE/SAPO‑34分子筛用于NH₃‑SCR催化反应，低温水热稳定性好，同时具有较宽的活性温度窗口，适用于稀燃发动机尾气NOx的治理。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种CuRE/SAPO-34分子筛的制备方法及其应用。

背景技术

NH₃-SCR技术广泛用于柴油机尾气中NOx的催化脱除，其核心是催化剂的开发。Cu/CHA小孔分子筛催化剂具有优异的NH₃-SCR催化活性，较高的N₂选择性及抗积炭能力等，被认为是柴油车NOx脱除的最佳选择。

Cu/SAPO-34催化剂在180～500℃温度窗口内活性可以达到90％以上，且N₂选择性大于99％。此外，Cu/SAPO-34具有优异的高温水热稳定性，850℃高温水热处理12小时仍能保持完整的结构以及较高的SCR活性。然而Cu/SAPO-34催化剂存在低温水热稳定性差的问题，在100℃以下的含水空气中，Cu/SAPO-34容易受到水分子的攻击，造成结构坍塌，这也成为限制其工业化应用的关键短板。

因此，针对Cu/SAPO-34催化剂存在的不足，开发具有较高低温水热稳定性，同时具有良好的脱除NOx催化性能催化剂就显得尤为必要。

发明内容

本发明第一方面提供一种CuRE/SAPO-34分子筛的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将磷酸与去离子水混合，加入拟薄水铝石，搅拌混合后加入含稀土元素RE的盐，搅拌混合后加入硅溶胶，然后逐滴加入模板剂，继续搅拌，得到凝胶产物；

(2)将步骤(1)中得到的凝胶产物装入水热反应釜中晶化，晶化反应结束后冷却，分离固体结晶产物与上清液，并将固体结晶产物用去离子水洗涤至中性，干燥，在空气中焙烧，得到RE/SAPO-34分子筛；

(3)用铜盐乙醇溶液浸渍步骤(2)中得到的RE/SAPO-34分子筛，干燥后在空气中焙烧，得到CuRE/SAPO-34分子筛。

优选地，步骤(1)中所述拟薄水铝石、磷酸、硅溶胶、模板剂、稀土元素RE、去离子水的摩尔比为(0.113～0.224):(0.102～0.312):(0.0612～0.0154):(0.2～0.4):(0.0012～0.0061):(6.43～9.44)。

优选地，步骤(1)中所述稀土元素RE选自镧、铈、镨、钕或钐，所述含稀土元素RE的盐选自含稀土元素RE的硝酸盐、氯化盐、磷酸盐、硅酸盐或硫酸盐。

优选地，步骤(1)中所述模板剂选自四乙基氢氧化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、三乙胺、正丁胺或吗啉中的一种或几种。

优选地，步骤(2)中晶化温度为110～180℃，晶化时间为0.5～5天；干燥温度为80～120℃，干燥时间为3～20小时；焙烧温度为500～700℃，焙烧时间为4～10小时。

优选地，步骤(3)中所述铜盐乙醇溶液中铜盐的浓度为0.1～0.5mol/L，1g所述RE/SAPO-34分子筛溶解于1.54mL所述铜盐乙醇溶液中。

优选地，步骤(3)中干燥温度为80～120℃，干燥时间为3～20小时；焙烧温度为550～900℃，焙烧时间为3～8小时。

本发明第二方面提供一种所述的制备方法制备得到CuRE/SAPO-34分子筛NH₃-SCR催化反应催化剂，用于柴油机尾气后处理中氮氧化合物净化过程的用途。