本发明专利技术提供了一种一步法原位合成Cu‑SAPO‑18分子筛催化剂的方法：将铝源、正磷酸、硅源、五水硫酸铜、四乙烯五胺和有机模板剂N，N‑二异丙基乙胺加入水中搅拌得凝胶，置于水热反应釜中晶化后冷却，经离心过滤、洗涤、干燥、煅烧得到Cu‑SAPO‑18分子筛催化剂，该方法能调控铜的负载量和硅铝比，具有造价低廉、工艺简单、绿色环保、分子筛活性组分铜的含量可控和可调控分子筛结构中硅铝比等优点，产物结晶度高，粒径分布均匀，具有优异的催化活性和水热稳定性及抗碱金属中毒性，适用于柴油车后处理Urea‑SCR系统催化器中氮氧化合物净化过程。
【技术实现步骤摘要】
一步法原位合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法及其用途
本专利技术属于化工及环保领域，涉及Cu-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，具体涉及一步法原位制备Cu-SAPO-18催化剂的方法，以及制备产物Cu-SAPO-18分子筛催化剂用于柴油车后处理Urea-SCR系统催化器中氮氧化合物净化过程。
技术介绍
目前NH3-SCR催化剂的研究热点之一是过渡金属负载或者离子交换的微孔分子筛催化剂。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，微孔分子筛分为小孔(<0.5nm)、中孔(0.5～0.7nm)、大孔(0.7～2nm)。研究表明，与中孔、大孔分子筛相比，小孔分子筛由于其特殊的孔道结构，在NH3-SCR反应中具有高催化活性、高水热稳定性、优异的抗碱金属中毒性和抗积碳性能。AEI型结构分子筛(SSZ-39和SAPO-18)，具有三维八元环孔道体系，由于该结构中彼此连接双六元环呈镜像对称分布，因此形成的八元环孔道结构呈直线型，其八元环孔口直径为0.38nm×0.38nm。与CHA型分子筛相比，AEI型分子筛催化剂在NH3-SCR反应中表现出更优异的催化性能，水热稳定性能和抗积碳性能，作为满足未来更高排放标准的新型小孔分子筛NH3-SCR催化剂，其中以SAPO-18为载体制备的Cu-SAPO-18催化剂受到国内外研究者的广泛关注。目前报道合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂有两种方法，一种方法是以SAPO-18为载体，采用离子交换方法负载活性组分制备，如YangRT等利用N-N二异丙基乙胺为模板剂合成SAPO-18载体，再将H-SAPO-18进行与NH4NO3进行离子交换制备NH4-SAPO-18,然后将制备的NH4-SAPO-18和一定浓度的铜盐前驱体溶液在一定温度下交换、过滤、洗涤、干燥和高温煅烧制备Cu-SAPO-18分子筛催化剂(QYe，.etal.,AppliedCatalysisA:General,2012,427–428(10):24–34)。叶青等利用N-N二异丙基乙胺为模板剂合成SAPO-18载体，然后将制备的SAPO-18载体和一定浓度的氯化铜和氯化铁溶液在一定温度下交换、过滤、洗涤、干燥和高温煅烧制备Cu/Fe-SAPO-18分子筛催化剂(CN102626653B)，由于SAPO-18载体孔道尺寸和交换容量的限制，为了保证活性组分铜的负载量和高分散度，需要进行多次离子交换过程，该过程不仅影响分子筛载体骨架稳定性能，同时在交换过程中铜盐前驱体溶液利用率低，洗涤过程中消耗大量纯净水，高温煅烧过程消耗大量能源。另一种是采用一步法原位合成，Corma等利用N-N二甲基-3，5-二甲基哌啶鎓和铜胺配合物合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂，该路线避免了合成过程中多次煅烧、离子交换工艺，同时通过改变分子筛结构中硅原子的配位环境、调控表面酸浓度和酸强度，但是(Martínez-Franco,R.etal.DirectsynthesisdesignofCu-SAPO-18,averyefficientcatalystfortheSCRofNOxJournalofCatalysis,2014,319:36-43)采用的N,N-二甲基-3,5-二甲基哌啶正离子作为共模板剂，价格昂贵，合成Cu-SAPO-18分子筛成本太高，不利于大规模的工业化生产推广。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种一步法原位合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，使其具有造价低廉、工艺简单、绿色环保、分子筛活性组分铜的含量可控和可调控分子筛结构中硅原子的配位环境表面酸浓度和酸强度等特点，以克服现有技术的不足。实现本专利技术的技术方案是：本专利技术提供的一步法原位合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝源、正磷酸、硅源、五水硫酸铜、四乙烯五胺和有机模板剂N，N-二异丙基乙胺依次加入去离子水中充分搅拌后得到初始凝胶；投料摩尔比按以下方案A、方案B、方案C或方案D进行：方案A：投料摩尔比为：P2O5/Al2O3＝0.20～0.78、SiO2/Al2O3＝0.10～0.98、硫酸铜-四乙烯五胺/Al2O3＝0.02～0.18、N，N-二异丙基乙胺/Al2O3＝0.90～1.60和H2O/Al2O3＝15.00～50.00；方案B：Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比依次为1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.02～0.18：0.90～1.60：15～50；方案C：Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比依次为1：0.2～0.78：0.2～0.8：0.09：0.90～1.60：15～50；方案D：Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比依次为：1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.02：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.06：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.09：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.12：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.15：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.18：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.2：0.09：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.4：0.09：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.6：0.09：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.8：0.09：0.90～1.60：15～50；(2)将搅拌完全的凝胶置于水热反应釜中，在150～220℃下晶化1-7d，室温冷却，经离心过滤、洗涤、干燥，在500～850℃下煅烧2～6小时，得到Cu-SAPO-18分子筛催化剂。本专利技术上述方法中所述的铝源为异丙醇铝、拟水勃姆石、勃姆石的一种或几种；所述的硅源为正硅酸四乙酯、硅溶胶和气态SiO2粉末中的一种或几种。本专利技术采用以双模板剂一步法原位合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂，通过控制硫酸铜-四乙烯五胺的投入比例可以调控铜的负载量为2.28～6.73wt.％，同时控制硅溶胶的添加量控制硅铝比为0～0.3，得到具有高结晶度、优异的催化活性和水热稳定性及抗碱金属中毒性，并且粒径分布均匀的Cu-SAPO-18分子筛催化剂。本专利技术提供的方法中，优选控制Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比为1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.02～0.18：0.90～1.60：15～50，采用ICP对制备的Cu-SAPO-18催化剂进行检测，铜的质量分数为2.28～6.73wt.％；优选Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比为1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.09：0.90～1.60：15～50，此时铜的质量分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一步法原位合成Cu‑SAPO‑18分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝源、正磷酸、硅源、五水硫酸铜、四乙烯五胺和有机模板剂N，N‑二异丙基乙胺依次加入去离子水中充分搅拌后得到初始凝胶，投料摩尔比按以下方案A、方案B、方案C或方案D进行：方案A：投料摩尔比为：P
【技术特征摘要】
1.一步法原位合成Cu-SAPO-18分子筛催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将铝源、正磷酸、硅源、五水硫酸铜、四乙烯五胺和有机模板剂N，N-二异丙基乙胺依次加入去离子水中充分搅拌后得到初始凝胶，投料摩尔比按以下方案A、方案B、方案C或方案D进行：方案A：投料摩尔比为：P2O5/Al2O3＝0.20～0.78、SiO2/Al2O3＝0.10～0.98、硫酸铜-四乙烯五胺/Al2O3＝0.02～0.18、N，N-二异丙基乙胺/Al2O3＝0.90～1.60和H2O/Al2O3＝15.00～50.00；方案B：Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比依次为1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.02～0.18：0.90～1.60：15～50；方案C：Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比依次为1：0.2～0.78：0.2～0.8：0.09：0.90～1.60：15～50；方案D：Al2O3、P2O5、SiO2、硫酸铜-四乙烯五胺、N，N-二异丙基乙胺和H2O的投料摩尔比依次为：1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.02：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.06：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.09：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.12：0.90～1.60：15～50或1：0.2～0.78：0.1～0.98：0.15：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，陈真，范驰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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