[发明专利]一种原位水热合成Fe-SSZ-13分子筛的方法

说明书

本发明涉及一种原位水热合成Fe‑SSZ‑13分子筛的方法，包括：步骤1、制备Fe的络合物：将二价Fe金属盐加入到有机胺中进行络合反应2～6h，形成Fe的络合物；步骤2、制备反应混合物；步骤3、在结晶条件下在180～220℃下加热步骤2.2所得陈化后的反应混合物12～72h直至形成Fe‑SSZ‑13粗产物。本发明的有益效果是：本发明为一步法制备Fe‑SSZ‑13，相比于传统通过二步法离子交换制备Fe‑SSZ‑13的方法，制备工序简单；由于不会产生大量的废水，成本也更低，更加简单高效；所得Fe‑SSZ‑13分子筛催化剂经过酸洗处理后具有优异的水热稳定性、耐酸碱性；Fe‑SSZ‑13分子筛可应用于选择性催化还原(NH₃‑SCR)发动机、化工厂等尾气中的氮氧化物。

技术领域

本发明涉及一种一步原位合成Fe-SSZ-13分子筛的制备方法。所述的Fe-SSZ-13分子筛可应用于选择性催化还原(NH₃-SCR)发动机、化工厂等尾气中的氮氧化物。

背景技术

分子筛材料是一种具有规则孔道和高比表面的结晶性多孔材料，骨架结构主要为硅铝氧化物的聚集体通过氧桥连接形成规则的孔结构和空腔体系，孔径尺寸主要在0.3～2.0nm之间。分子筛材料由于其独特物理化学特性在离子交换、吸附分离和催化等领域有着很广泛的工业应用，已经成为了化工领域中不可或缺的重要材料。为了方便研究和交流，国际分子筛协会(The International Zeolite Association，IZA)按骨架拓扑结构不同对分子筛进行了分类，如CHA、MFI、FAU、VFI等。例如目前的热点分子筛材料SSZ-13具有CHA拓扑结构，它是由AlO₄和SiO₄四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼(0.73nm×1.2nm)和三维交叉孔道结构，孔道尺寸为0.37nm×0.42nm。SSZ-13具有孔道有序、水热稳定性好、有较多的表面质子酸性中心以及可交换的阳离子等特点。在经过二价Fe离子或者二价Cu离子交换后的SSZ-13分子筛是优异的选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)催化剂，其NO_x脱除率可达到80％～90％。目前的研究结果表明Cu-SSZ-13分子筛催化剂的工作温度窗口一般为200～400℃,Fe-SSZ-13分子筛催化剂工作温度窗口一般为300～550℃。相比于Cu-SSZ-13分子筛，Fe-SSZ-13分子筛在高温下的SCR性能更佳。

SSZ-13的合成方法首次在1982年美国的专利文献US 4544538中公开，该方法需要用到昂贵的N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子模板剂，提高了SSZ-13分子筛的合成成本，因而极大限制了SSZ-13分子筛的推广使用。并且制备具有SCR活性的SSZ-13分子筛还需要进行离子交换，进一步增加了工序和成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种原位水热合成Fe-SSZ-13分子筛的方法。

这种原位水热合成Fe-SSZ-13分子筛的方法，包括以下步骤：

步骤1、制备Fe的络合物：将二价Fe金属盐加入到有机胺中进行络合反应2～6h，形成Fe的络合物；

步骤2、制备反应混合物：

步骤2.1、向Fe的络合物中先加入无机碱和三价铝源，完全溶解后加入N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺并搅拌均匀，最后滴加四价硅源，得到反应混合物；

步骤2.2、将步骤2.1中所得混合物在搅拌的条件下陈化一定时间；

步骤3、在结晶条件下在180～220℃下加热步骤2.2所得陈化后的反应混合物12～72h直至形成Fe-SSZ-13粗产物；