本发明专利技术提供了一种原位水热合成Cu‑SSZ‑13分子筛的方法。该方法采用铜胺络合物和N,N,N‑三甲基‑1‑金刚烷胺阳离子作为混合模板剂原位合成Cu‑SSZ‑13分子筛；将该Cu‑SSZ‑13分子筛加入pH＝1～2.5的酸溶液中，在60～90℃条件下水浴反应10～20h；然后，抽滤反应产物并洗涤至滤液呈中性，干燥后在500～700℃焙烧，得到处理后的Cu‑SSZ‑13分子筛。Cu‑SSZ‑13分子筛在200～500℃的温度范围内实现NOx转化率>90％，具有优异的催化活性，在氮氧化物催化净化领域具有良好的应用前景，例如发动机、化工厂等尾气中氮氧化物的还原分解。
In situ hydrothermal synthesis of Cu-SSZ-13 zeolite
The invention provides a method for in-situ hydrothermal synthesis of Cu SSZ 13 molecular sieve. In this method, copper-amine complexes and N, N, N-trimethyl-1-amantadine cations were used as mixed templates to synthesize in situ Cu_SSZ_13 molecular sieves. The Cu_SSZ_13 molecular sieves were added to acid solution with pH=1-2.5 and reacted in water bath for 10-20 hours at 60-90 (?) C. Then the filtrate was washed and neutral, and roasted at 500-700 (?) C after drying. The subsequent Cu SSZ 13 zeolite. Cu_SSZ_13 zeolite has excellent catalytic activity. It has good application prospects in the field of catalytic purification of nitrogen oxides, such as reduction and decomposition of nitrogen oxides in exhaust gases of engines and chemical plants.
【技术实现步骤摘要】
一种原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法
本专利技术涉及SSZ-13分子筛以及氮氧化物
，尤其涉及原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，可作为催化剂用于氮氧化物催化净化。
技术介绍
氮氧化物(NOx)，主要包括二氧化氮(NO2)和一氧化氮(NO)。氮氧化物首先作为一次污染物本身会直接刺激人体肺部，引发呼吸系统疾病。其次影响植物生长，破坏生态环境，主要表现在氮氧化物与碳氢化合物(HC)在紫外线照射下会发生一系列的化学反应生成光化学烟雾。此外，二氧化氮与水反应还会生成硝酸(HNO3)和亚硝酸(HNO2)，进而形成酸雨，导致土壤酸化，建筑物被腐蚀，生态失衡等。NOx的排放主要来自于以燃煤电厂烟气为代表的固定源和柴油车尾气为代表的移动源。目前，控制移动源NOx排放的后处理技术主要包括NOx的直接催化分解技术、NOx储存-还原催化净化技术(NSR)、选择性催化还原技术(SCR)和等离子体技术等。其中，选择性催化还原技术因其能够较理想地脱除NOx而备受广大研究者们的青睐。在发达国家和地方中，柴油车尾气净化应用最广泛的催化剂是三效净化催化剂(TWC)。这类催化剂的使用效果好，技术相对成熟，能同时高效脱除NOx、HC和CO，但在氧过量以及存在水蒸气的贫燃条件下会很快失去活性。并且，三效催化剂的活性组分贵金属(Pd、Rh、Pt等)资源少，造价昂贵，这就会引发二次污染和资源短缺等缺点。其它开发较为成熟的以Y、ZSM-5和Beta等为载体制备的Cu或Fe基催化剂操作温度窗口窄。所以，开发价格低廉、催化活性高、水热稳定性好和可操作温度窗口宽的催化剂已成为本领域亟需解决的问题之一。由于同时具备高活性以及优异水热稳定性，SSZ-13的铜基分子筛备受关注。但是SSZ-13通常以N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子作为模板剂，该模板剂价格昂贵，不利于Cu-SSZ-13的推广使用。所以采用铜胺络合物作为助模板剂原位合成Cu-SSZ-13分子筛的方法备受关注，该方法使用的模板剂价格低廉、易制备，不仅降低了生产成本，而且具有较高的耐酸性。但是，用该法合成的Cu-SSZ-13含有大量的铜离子，而硅铝含量比较低，不适合直接作为催化剂。
技术实现思路
针对上述技术现状，本专利技术旨在提供一种原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，利用该方法制得的催化剂具有优异的水热稳定性、耐酸碱性和催化活性，可用于氮氧化物催化净化。为了实现上述技术目的，本专利技术采用等摩尔的铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子作为混合模板剂合成Cu-SSZ-13分子筛，然后经酸洗、烘干、焙烧后处理，实验证实通过调整参数，制得的Cu-SSZ-13催化剂不仅保持原有的构型，结构没有发生改变，而且催化剂温度窗口宽，在200～500℃的温度范围内都有着优异的催化活性，即NOx转化率>90％，因此在氮氧化物催化净化领域具有良好的应用前景。即，本专利技术所采用的技术方案为：一种原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，其特征是：采用铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子作为混合模板剂原位合成Cu-SSZ-13分子筛；将该Cu-SSZ-13分子筛加入pH＝1～2.5的酸溶液中，在60～90℃条件下水浴反应10～20h；然后，抽滤反应产物并洗涤至滤液呈中性，干燥后在500～700℃焙烧，得到处理后的Cu-SSZ-13分子筛。作为优选，混合模板剂中铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子的摩尔含量之比为0.5～1.5，进一步优选为1：1。所述酸性溶液不限，包括盐酸、硝酸和硫酸等。作为优选，所述酸溶液的pH值为2。作为优选，在80℃条件下水浴反应。作为优选，所述焙烧的温度为520～680℃，例如520℃、580℃、610℃、630℃、670℃，更优选为550℃。作为优选，所述焙烧时间为5-10h。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)以铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子作为混合模板剂，并且控制二者摩尔含量之比为0.5～1.5，原位合成的Cu-SSZ-13中铜离子含量得到一定控制；(2)采用酸作为交换剂，调节酸溶液pH值，一方面酸洗处理混合模板剂原位合成的Cu-SSZ-13分子筛中铜离子，进一步控制铜离子含量，另一方面保证该原位合成的Cu-SSZ-13分子筛具有较高的耐酸性，从而保持原有的构型不改变；(3)再通过焙烧处理，Cu-SSZ-13分子筛在200～500℃的温度范围内实现NOx转化率>90％，具有优异的催化活性，在氮氧化物催化净化领域具有良好的应用前景，例如发动机、化工厂等尾气中氮氧化物的还原分解。附图说明图1是本专利技术实施例1中制得的Cu-SSZ-13催化剂的XRD谱图；图2是本专利技术实施例1中制得的Cu-SSZ-13催化剂的氮氧化物催化性能图；图3是本专利技术对比实施例1中制得的Cu-SSZ-13催化剂的氮氧化物催化性能图；图4是本专利技术对比实施例2中制得的Cu-SSZ-13催化剂的氮氧化物催化性能图；图5是本专利技术对比实施例3中制得的Cu-SSZ-13催化剂的氮氧化物催化性能图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而不起任何限定作用。实施例1：本实施例中，Cu-SSZ-13催化剂的制备方法如下：(1)首先将铝源溶解于去离子水中，加入碱金属化合物及氢氧根离子，然后加入由等摩尔的铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子构成的混合模板剂，最后加入硅源，搅拌反应，得到胶体，进而发生晶化反应；抽滤反应产物并洗涤至滤液呈中性，干燥后焙烧，得到Cu-SSZ-13分子筛；(2)在配制得到的pH＝2的硝酸溶液中加入步骤(1)制得的Cu-SSZ-13分子筛，并在80℃条件下水浴12h，然后进行抽滤并洗涤至滤液呈中性，将产物置于100℃烘箱中烘干16h；(3)将步骤(2)处理后的产物经管式炉在550℃空气中焙烧8h，制得粉末状Cu-SSZ-13催化剂。将制得的催化剂压片、研碎、过筛，取40～60目备用。图1为上述制得的催化剂的XRD谱图，从XRD图中可知经过该法处理后的催化剂仍然保持原有的构型，结构没有发生改变，表明制备得到的Cu-SSZ-13具有较高的耐酸碱性。将该催化剂进行氨气选择性催化还原测试。测试条件为：催化剂的使用量分别为120mg，反应混合气的组成为：[NO]＝[NH3]＝400ppm，[O2]＝7％，Ar作平衡气，气体总流量为100mL/min，相应空速为30000h-1，反应温度150～550℃；NO和NH3及副产物N2O，NO2均利用红外气体池测定。该催化剂的催化性能如图2所示，显示该催化剂在200～500℃温度范围内都有良好的催化活性，NOx转化率>90％。由此可看出，利用该方法制备的Cu-SSZ-13催化剂具有较宽的温度窗口和耐酸碱性，非常适用于氮氧化物催化净化。对比实施例1：本实施例是上述实施例1的对比实施例。本实施例中，Cu-SSZ-13催化剂的制备方法如下：(1)通过混合模板剂原位合成法制备得到Cu-SSZ-13分子筛，该步骤与实施例1中的步骤(1)完全相同；(2)将步骤(1)制得的Cu-S本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位水热合成Cu‑SSZ‑13分子筛的方法，其特征是：采用铜胺络合物和N,N,N‑三甲基‑1‑金刚烷胺阳离子作为混合模板剂原位合成Cu‑SSZ‑13分子筛；将该Cu‑SSZ‑13分子筛加入pH＝1～2.5的酸溶液中，在60～90℃条件下水浴反应10～20h；然后，抽滤反应产物并洗涤至滤液呈中性，干燥后在500～700℃焙烧，得到处理后的Cu‑SSZ‑13分子筛。
【技术特征摘要】
1.一种原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，其特征是：采用铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子作为混合模板剂原位合成Cu-SSZ-13分子筛；将该Cu-SSZ-13分子筛加入pH＝1～2.5的酸溶液中，在60～90℃条件下水浴反应10～20h；然后，抽滤反应产物并洗涤至滤液呈中性，干燥后在500～700℃焙烧，得到处理后的Cu-SSZ-13分子筛。2.如权利要求1所述的原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，其特征是：混合模板剂中铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子的摩尔含量之比为0.5～1.5。3.如权利要求2所述的原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，其特征是：混合模板剂中铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷胺阳离子的摩尔含量之比为1：1。4.如权利要求1所述的原位水热合成Cu-SSZ-13分子筛的方法，其特征是：所述酸溶液的pH值为...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，周峰，孔春龙，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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