[发明专利]一种Fe-SAPO-34分子筛催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种Fe‑SAPO‑34分子筛催化剂、制备方法及应用，该Fe‑SAPO‑34分子筛催化剂具有较好的抗水性、抗硫性和抗高温水热稳定性的特点，比表面积在656m²·g^‑1以上，其在250～350℃温度范围内以丙烯为还原剂还原NO的催化效率几乎可达到100％；该Fe‑SAPO‑34分子筛催化剂在富氧、以烃为还原剂的条件下，适于用作柴油车尾气脱硝处理的催化剂；本发明Fe‑SAPO‑34分子筛催化剂的合成方法，通过采用三乙胺和聚乙二醇作为双协同模板剂，利用一步水热合成法将铁离子直接掺杂入分子筛骨架中合成Fe‑SAPO‑34分子筛催化剂，操作步骤简单，为Fe‑SAPO‑34分子筛催化剂的工业化生产奠定基础。

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂合成技术领域，具体涉及一种Fe-SAPO-34分子筛催化剂、制备方法及应用。

背景技术

目前，柴油车尾气的SCR脱硝主要以氨为还原剂，氨存在泄漏和二次环境污染等问题，同时运输储存成本也较高；而以烃为还原剂，可同时消除柴油车尾气中的烃和氮氧化物，而且烃的来源丰富，价格相对较低。

铁(Fe)改性的分子筛催化剂由于具有优异的抗水抗硫性而被广泛应用于脱硝研究。但是，目前广泛研究的Fe改性的分子筛，如Fe-ZSM-5，由于具有低温活性不好、抗水抗硫能力较差、高温高湿环境下容易发生骨架脱铝导致催化剂失活等问题，限制了其工业应用。柴油车尾气处理系统中的柴油微粒过滤器(DPF)需要定期重生，重生温度可达700℃，因此，具有良好的抗高温水热稳定性为应用在柴油车尾气处理系统中催化剂的一个重要的性质。

SAPO-34是一种由硅、磷、铝和氧组成的具有菱沸石(Chabazite，CHA)结构的微孔分子筛，其具有良好的热稳定性、适宜的酸性和孔道结构。近年来，在甲醇制烯烃(MethanolTo Olefins,MTO)和机动车尾气选择性催化还原氮氧化物(NO_x Selective CatalyticReduction,NO_x-SCR)等领域中得到了广泛的反应。

然而，在脱硝领域研究最多的是铜离子改性的SAPO-34分子筛，而对于铁离子改性的SAPO-34研究的较少，主要由于Fe³⁺的离子半径为而SAPO-34分子筛孔径为无法通过常规的离子交换法制备Fe-SAPO-34。而浸渍法制备的铁离子掺杂的分子筛催化剂，容易造成铁离子在分子筛表面堆积形成金属氧化物，对烃选择性催化还原NO_x不利。另外，高分子聚合物作为结构导向剂被广泛地应用于催化剂材料改性，如聚乙二醇，研究证明适量的聚乙二醇可改变分子筛的物理化学特性和增加金属离子的分散性，从而改善其催化特性。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种Fe-SAPO-34分子筛催化剂、制备方法及应用，该Fe-SAPO-34分子筛催化剂具有较好的抗水性、抗硫性和抗高温水热稳定性的特点，比表面积在656m²·g^-1以上，其在250～350℃温度范围内以丙烯为还原剂还原NO的催化效率几乎可达到100％；该Fe-SAPO-34分子筛催化剂在富氧、以烃为还原剂的条件下，适于用作柴油车尾气脱硝处理的催化剂；本发明Fe-SAPO-34分子筛催化剂的合成方法，通过采用三乙胺和聚乙二醇作为双协同模板剂，利用一步水热合成法将铁离子直接掺杂入分子筛骨架中合成Fe-SAPO-34分子筛催化剂，操作步骤简单，为Fe-SAPO-34分子筛催化剂的工业化生产奠定基础。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种Fe-SAPO-34分子筛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将拟薄水铝石溶于去离子水中充分搅拌，然后加入磷酸将拟薄水铝石完全胶溶，待胶溶完全后加入无机铁盐搅拌均匀，然后依次加入有机胺搅拌均匀、加入硅源搅拌均匀、加入高分子聚合物搅拌均匀，得反应物混合液；