[发明专利]一步法制备Cu基分子筛SCR催化剂的方法

说明书

本发明涉及一步法制备Cu基分子筛SCR催化剂的方法，其特点是利用含有模板剂的分子筛浆料中SAPO‑34分子筛，通过离子交换制得Cu基分子筛SCR催化剂。具体步骤为：先将含有模板剂的分子筛浆料超声分散，离心取得固体，与含铜化合物一起，配置铜含量0.1‑1mol/L的溶液，调节pH后，搅拌并加热进行液相离子交换，然后离心分离得到固体，接着将固体烘干和高温焙烧即得到Cu基分子筛SCR催化剂。其采用离子交换的方法将含有模板剂的分子筛浆料进行处理，通过一次焙烧得到高效的Cu基分子筛SCR催化剂，低温环境下NOx的转化率高，整个过程安全、环境友好且节约能耗。

技术领域

本发明涉及到一种一步法制备Cu基分子筛SCR催化剂的方法，特别涉及柴油车利用SCR反应脱除NOx所用的Cu基分子筛催化剂的制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO、NO₂、N₂O等，简称NO_x)是主要的大气污染物之一，近年来，国家对于环境污染的问题愈加重视，对于柴油车NO_x排放标准也日趋严格。在柴油发动机工作过程中，空气中的氮气和氧气反应生成的NO为NO_x的主要成份，因此无法从源头上杜绝NO_x的生成。必须对尾气进行脱硝处理，选择性催化还原(简称SCR)是处理NO_x的有效方法。

根据还原剂的不同，正在使用的SCR技术分为Urea-SCR与HC-SCR。Urea-SCR技术具有催化剂成本低，活性窗口宽，NO_x转化率高，产物无污染，保证柴油发动机最佳的燃油经济性等优点，而成为最具有发展潜力的SCR技术。

SCR催化剂由催化剂和载体两部分组成。其中蜂窝状堇青石陶瓷载体由于其性质稳定，表面积大，现已作为广泛使用的载体。催化剂作为SCR系统的核心，其主要分为贵金属氧化物、金属氧化物和分子筛三大类。其中现在使用的多为钒钛催化剂，由于其低温还原性差，V金属具有毒性，且废弃催化剂容易造成二次污染等缺点，还需要去解决。然而分子筛催化剂环境友好，温度窗口宽，热稳定性强等优点使其具成为研究的热点。

分子筛催化剂分为负载金属和载体两部分，常见的载体包括ZSM-5，MOR，HBEA，CHA等，其中具有小孔结构的CHA型磷酸硅铝沸石分子筛在150℃下具有较高的活性，并且较低的N₂O选择性，适合低温SCR反应的进行。同样具有CHA型的SAPO-34和SSZ-13相比，SAPO-34在低温下还原性更强，副产物更少，因此是较为合适的催化剂载体。Cu作为负载金属有较高的催化活性，具有广阔的应用前景。

含有模板剂的分子筛浆料需要进行处理才可以排放，其中含有一定量的SAPO-34分子筛大多进行掩埋而浪费，而生产SAPO-34的成本相对较高，而提取浆料中的分子筛在降低成本的同时达到了环境保护的目的。CN 103263901 A专利中公开了一种微米级分子筛负载纳米铜材料的制备方法，通过液相还原法在分子筛载体上原位生成纳米铜离子。CN102774850 A专利公开了一种含铜微孔复合分子筛的快速制备方法，采用分子筛与硝酸铜溶液以及合成液，水热净化合成。CN103007998 A专利公开了一种用于氧化亚氮催化分解和还原分子筛催化剂制备的方法，采用超声加热实现快速铜离子的交换。

上述制备铜基分子筛催化剂的方法，大都存在使用的原材料昂贵，制备成本较高，需要的条件苛刻，难以实现工业化的特点。此外，制备步骤多，生成的催化剂难以使用在柴油车上成为制约其发展的因素。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种一步法制备Cu基分子筛SCR催化剂的方法。