[发明专利]选择性催化还原氮氧化物的催化剂的制备方法及应用

说明书

选择性催化还原氮氧化物的催化剂的制备方法及应用，它属于催化剂制备技术领域，具体涉及SCR(选择性催化还原法)脱硝催化剂制备方法及应用。本发明目的是为了解决现有选择性催化还原氮氧化物的Cu/SAPO‑34催化剂在温度低于240℃时其选择性较低的问题。制备方法：一、制备H‑SAPO‑34前躯体；二、制备H‑SAPO‑34载体；三、制备NH₄⁺‑SAPO‑34；四、交换铜；五、煅烧。选择性催化还原氮氧化物的催化剂用于脱硝。有益效果：适合空速范围较大及低中高温条件下应用，能表现出高活性，具有优异的抗H₂O、SO₂性能和水热稳定性。多级孔结构促进气体的传质速率以及增大催化剂的BET比表面积。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及SCR(选择性催化还原法)脱硝催化剂制备方法及应用。

背景技术

氮氧化物是典型的环境污染物，它会产生酸雨、臭氧空洞和光化学烟雾等问题。氮氧化物的主要来源为固定源和移动源，固定源如燃煤电厂、水泥厂、玻璃窑炉等，移动源如机动车、大型柴油机等。氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)被认为是一种高效的脱硝技术。目前，金属氧化物催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂)已经应用于商业NH₃-SCR催化剂很多年前了，但是其存在以下缺点：V₂O₅具有生物毒性；操作温度窗口较窄(350～400℃)；高温时选择性低；热稳定性差，由于这种催化剂威胁到了人类的健康，以及会产生严重的环境问题，所以无V催化剂的研究成为了非常重要的研究趋势。金属交换的分子筛(Cu/SAPO-34和Cu/SSZ-13)具有良好的水热稳定性，中低温活性(<350℃)，及N₂选择性，因此被广泛关注。但是由于其中高温的稳定性低而受到应用于汽车柴油机的限制。为解决商业催化剂以及金属交换的分子筛存在的问题，致力于研究环境友好，中高温活性及稳定性好的NH₃-SCR催化剂.目前，基于SAPO-34为载体的催化剂被广泛研究，多级孔结构的SAPO-34，既保留SAPO-34的结构特性，又具有较大的BET比表面积和介孔体系，因此可以增加反应气体的扩散速率。这对NH₃-SCR脱硝反应中是十分有利的，它可以使NH₃和NO在低温时易发生活化。与Mn基催化剂相比，Cu基交换的分子筛具有更温和的低温活性，在设计NH₃-SCR催化剂时，选择用离子交换法合成多级孔Cu/SAPO-34。并且，通过一系列的表征研究催化剂的物种和结构与催化活性的关系。但是现有选择性催化还原氮氧化物的Cu/SAPO-34催化剂在温度低于240℃时其选择性较低。

发明内容

本发明目的是为了解决现有选择性催化还原氮氧化物的Cu/SAPO-34催化剂在温度低于240℃时其选择性较低的问题，而提供一种选择性催化还原氮氧化物的催化剂的制备方法及应用。

选择性催化还原氮氧化物的催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备H-SAPO-34前躯体：将拟薄水合铝加入水中，搅拌2h～3h，然后加入磷酸和硅源，并且搅拌4h～6h，再加入吗啉，继续搅拌4h～12h，最后加入CaCO₃，搅拌4h～12h，得到溶胶，将溶胶转移至水热釜中，放入烘箱中，在温度为180～200℃下加热40h～56h，得到结晶产物，先用盐酸洗涤3～5次，再用水洗涤2～5次，最后在温度为100℃～120℃下干燥12h～20h，得到H-SAPO-34前躯体；

所述拟薄水合铝的质量与水的体积的比0.08g～0.15g:1mL；

所述拟薄水合铝的质量与磷酸的体积的比0.5g～0.6g:0.5mL；所述磷酸的质量分数为99％；