[发明专利]一种ZK-5分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及分子筛技术领域，尤其涉及一种ZK‑5分子筛及其制备方法和应用。该分子筛的制备方法采用ZK‑5晶种代替了有机模板剂，避免了有机模板剂在合成过程中带来的高污染，降低对环境的影响的同时也降低了催化剂的合成成本；在合成原料中还加入了Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;，有效缩短了分子筛的合成时间，极大地降低了分子筛制备过程中的能耗，降低了分子筛的合成成本，同时制备得到的ZK‑5分子筛结晶度高，含有大量的活性位点，采用该分子筛制备得到的Cu‑ZK‑5分子筛催化剂也具有很高的催化活性。

技术领域

本发明属于分子筛技术领域，尤其涉及一种ZK-5分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NOx)的大量排放会导致温室效应、酸雨和臭氧层破坏等环境污染问题，严重危害人体健康，世界各国对NOx的排放控制标准都日趋严格。氨选择性催化还原法(NH₃-SCR)被公认为是去除氮氧化物最有效、成熟的工艺，该方法利用氨、尿素等作为还原剂，在催化剂的作用下，将烟气中NO有选择性地还原为N₂和H₂O。过渡金属(Cu、Co等)交换的ZSM-5分子筛催化剂被报道具有较高的NH₃-SCR性能后，铜基的FAU、MOR和BETA等相继被研究用于SCR技术脱除NOx，并且均有不错的脱硝性能。

KFI拓扑结构分子筛由Pau笼、Ita笼和D6Rs构成，其八元环孔口直径为据研究，其优异的拓扑结构也能使分子筛展现出优异的NH₃-SCR催化性能。但是现有技术中，该类分子筛需要使用有机模板剂才能制备，大量有机模板剂的使用会导致催化剂在煅烧过程中产生大量的工业有毒废气，不利于环境治理，此外较长的合成时间也导致能耗较高，合成成本较高的问题。

发明内容

针对现有技术中ZK-5分子筛制备过程中存在污染，并且合成时间长导致能耗高，合成成本高的技术问题，本发明提供一种ZK-5分子筛的制备方法，该制备方法在制备过程中避免了有机模板剂的使用，合成时间短，具有绿色无污染，能耗低的特点。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种ZK-5分子筛的制备方法：该方法具体包括以下步骤：

S1：将可溶性铝源、碱金属化合物在水中溶解，得到澄清溶液；

S2：将硅源、硝酸锶、ZK-5晶种、水和过氧化氢混合后搅拌制成凝胶；

S3：将S1所得澄清溶液滴加到S2所得凝胶中，混合均匀后静置晶化，所得产物经洗涤、干燥、煅烧后即得ZK-5分子筛。

相对于现有技术，本发明采用无有机模板剂的方法制备得到了ZK-5分子筛，采用ZK-5晶种代替了有机模板剂，避免有机模板剂在合成过程中带来的高污染，降低对环境的影响的同时也降低了催化剂的合成成本；在合成原料中还加入了H₂O₂，有效缩短了分子筛的合成时间，极大地降低了分子筛制备过程中的能耗，降低了分子筛的合成成本，同时制备得到的ZK-5分子筛结晶度高，含有大量的活性位点，采用该分子筛制备得到的分子筛催化剂也具有很高的催化活性。

优选地，S1中铝源为含铝元素的可溶性盐或碱，具体可选用氢氧化铝、异丙醇铝，硝酸铝或偏铝酸钠中的至少一种；碱金属化合物为含钾元素的可溶性盐或碱，具体可选用氢氧化钾或氯化钾。

优选地，S1中铝源中的铝元素以Al₂O₃计，固体碱金属化合物中的钾元素以K₂O计，Al₂O₃与K₂O的物质的量之比为1：2～2.5。

优选地，S2中硅源为水玻璃，硅溶胶，硅酸钠、气相二氧化硅和白炭黑中的至少一种。