[发明专利]一种一步水热合成多级孔结构分子筛脱硝催化剂的制备方法

说明书

一种一步水热合成多级孔结构分子筛脱销催化剂的制备方法，首先制备长链有机配合物模板剂，然后合成具有多级孔结构的Cu‑ZSM‑5分子筛。本发明通过软模板法，设计制备长链有机配合物模板剂并由此合成出414m²/g的高比表面积，且同时具有介孔和微孔的多级孔结构的Cu‑ZSM‑5分子筛，然后焙烧除去有机模板剂后用于NH₃‑SCR反应。本发明在250^‑400℃的宽的温度范围内，在60000ml/g·h的空速下具有较高的催化消除效果和稳定性。

技术领域

本发明属于环境催化技术领域，涉及一种一步水热法得到多级孔含Cu的分子筛催化剂的制备方法。

背景技术

随着科技的进步，人们生活水平逐渐提高，机动车、工厂日益增多，由此带来的环境问题亟待治理。氮氧化物（NOx）是燃煤电厂和机动车尾气的主要成分，氮氧化物是形成酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞、雾霾等环境问题的主要原因，不仅破坏人类赖以生存的环境同时危害人类健康。选择性催化还原技术是目前最有效的NOx脱除方法。沸石分子筛基催化剂由于成本低、催化转化效率高等特点被广泛应用在氮氧化物选择性催化脱除方面。常规合成分子筛基催化剂的思路是先合成沸石分子筛，再通过离子交换等方法负载活性组分。本发明通过合成长链配合物有机模板剂一步制得Cu-ZSM-5催化剂，N₂吸附脱附测试结果显示该催化剂同时具有微孔和介孔的多级孔结构。多级孔结构有利于催化过程的传质和扩散，对催化反应有利。

选择性催化还原技术是指在催化剂的作用下，NO_x被还原剂（如氨气、尿素等）选择性的还原为 N₂。通过加氨把NOx转化为无毒无害的N₂和H₂O，其主要化学反应如下：

4NH₃ + 2NO + 2O₂→ 3N₂ + 6H₂O

4NH₃ + 4NO + O₂→ 4N₂ + 6H₂O

8NH₃ + 6NO→ 7N₂ + 12H₂O

4NH₃ + 6NO→ 5N₂ + 6H₂O

除上述主要基本反应外，NH₃-SCR 反应还会随反应温度、反应气氛等条件的变化发生多种副反应。低温时，NH₃与 NO₂发生反应，生成硝酸铵（NH₄NO₃），硝酸铵的存在会堵塞孔道，不利于传质，同时挡住活性位点使催化活性降低甚至导致催化剂失活；高温时，NH₃与O₂发生非选择性氧化反应，生成N₂O 和 NO等二次污染物。主要副反应有：

4NH₃ + 3O₂→ 2N₂ + 6H₂O

4NH₃ + 5O₂→ 4NO + 6H₂O

3NH₃→ N₂ + 3H₂

8NH₃ +4NO₂ + 5O₂→ 6NH₃NO₃