一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：1)将H

【技术实现步骤摘要】
一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法与应用，具体涉及一种草酸脱铝、添加硅源补硅制备出高硅铝比KFI型分子筛的方法，并经过离子交换转化为具有NH3‑
SCR催化性能的催化剂，属于化工合成技术及其应用领域。

技术介绍

[0002]近年来随着经济不断发展，我国工业和运输业也取得了较大的进步，随之而来的污染问题也日益严重，对人类健康产生严重的威胁。NOx作为一种严重的污染物，已经引起社会广泛关注。NOx与雨水作用会形成酸雨，腐蚀植被及建筑物，硝酸盐颗粒物沉降到土壤或水体，会引起酸化，污染土壤及地下水；在太阳光照下，NOx与烯烃等有机物共同存在，经过一系列复杂的化学反应会产生光化学烟雾，其具有强氧化性，会刺激人的呼吸道和眼睛，严重时会致死。氨选择性催化还原(NH3
‑
SCR)反应的化学方程式为4NH3+4NO+O2
→
4N2+6H2O，该技术是利用NH3作为还原剂，选择性的将NO还原成N2和H2O。该技术的核心就是开发出性能优异、水热稳定性好、选择性好的催化剂，但在实际应用中，NOx所处工况非常复杂，处理NOx过程中常常有水的存在，具有宽活性温度窗口以及高水热稳定性的催化剂是SCR处理的核心和关键。
[0003]KFI型分子筛由Pau笼、Ita笼和D6Rs构成，其优异的拓扑结构可能会使该类分子筛展现出优异的NH3‑
SCR催化性能。但现有技术制备的KFI型分子筛的硅铝比比较低，而低硅铝比分子筛容易存在Al位点出现富集现象，导致该类催化剂在水热条件下容易发生脱铝现象，水热稳定性差，因此现有KFI型分子筛很难在脱硝领域实现工业应用。制备高硅铝比KFI型分子筛是改善其在NH3‑
SCR反应中水热稳定性的一个可行的方法。专利CN110498424A公开了一种对Y型分子筛进行脱铝的制备方法，该方法将氨交换之后的Y沸石与含碱金属离子的盐溶液接触，然后再对所得产物进行酸脱铝，但是该方法处理过程较复杂，脱铝之后并没有补硅过程，对分子筛结晶度也有较大影响，使用该方法处理的分子筛催化剂稳定性较差，不利于应用在NH3‑
SCR方向。专利CN 112744839 A公开了一种应用在加氢裂化等烃类裂化反应中的Y型沸石制备方法，该方法先采用多次水热处理加上多种酸脱铝对分子筛进行脱铝补硅，该方法可以实现分子筛的脱铝补硅同时使分子筛保持较高的结晶度，但是该处理方法步骤复杂，成本较高，效率较低，不利于实际应用。专利CN 112717979 A公开了一种高硅铝比Y型分子筛的制备方法，该方法使用氟化铵、六氟硅酸铵处理分子筛得到了高硅铝比二次孔较多的Y型分子筛，但是该方法使用强腐蚀性的F对分子筛的结构会产生较大破坏。专利CN111252781B最近公开了一种制备高硅KFI型分子筛的方法，产物的硅铝比为4
‑
5.1，但是该方法的晶化时间较长为4
‑
15天，导致合成成本较高。
[0004]综上所述，目前直接制备高硅铝比KFI型分子筛的方法合成时间长、合成成本较高，使用氟硅酸铵脱铝补硅的方法虽然可实现脱铝补硅，但氟化物具有很强的腐蚀性不利于工业应用，目前尚未开发出KFI型分子筛的绿色经济提升硅铝比的方法，因此需要开发出一种步骤简单、绿色经济的高硅铝比KFI型分子筛的制备方法，以促进该类分子筛在脱硝领
域的广泛应用。

技术实现思路

[0005]鉴于目前制备高硅铝比KFI型分子筛制备过程中存在的问题，本专利技术旨在提供一种绿色高效的脱铝补硅方法提高KFI型分子筛的硅铝比。通过使用草酸脱铝添加硅源补硅的方法，实现了绿色经济对KFI型分子筛脱铝补硅的过程，得到了高硅铝比、高结晶度以及具有优异水热稳定性的KFI型分子筛。
[0006]具体而言，本专利技术提供一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下：
[0007](1)制备H
‑
ZK
‑
5，将H
‑
ZK
‑
5加入到草酸铵缓冲溶液中，加热搅拌5
‑
10min；
[0008](2)缓慢滴加草酸溶液后静置预定脱铝时间；
[0009](3)缓慢加入硅源后静置预定补硅时间，再将所得凝胶倒入水热反应釜中水热晶化，产物经洗涤、干燥、煅烧得到KFI型分子筛DeAl
‑
ZK
‑
5。
[0010]优选地，草酸铵溶液的浓度为0.5mol/L至2mol/L；H
‑
ZK
‑
5分子筛与草酸铵溶液的固液比为1：10至1：100；加热搅拌温度为50℃至100℃。
[0011]优选地，草酸溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L；H
‑
ZK
‑
5分子筛与草酸溶液的固液比为1：5至1：50；搅拌温度为50
‑
100℃，预定脱铝时间为30
‑
90min。
[0012]优选地，草酸溶液的浓度为0.1mol/L；H
‑
ZK
‑
5分子筛与草酸溶液的固液比为1:20；搅拌温度为90℃；预定脱铝时间为60min。
[0013]优选地，所述硅源包括硅溶胶、硅酸钠或白炭黑中的一种或者至少两种的组合；补硅的摩尔量为0.05
‑
0.3n(Si
H
‑
ZK
‑5)；预定补硅时间为10
‑
60min；水热晶化温度为120
‑
180℃，晶化时间为1
‑
3h。
[0014]优选地，硅源为硅酸钠，添加硅源的量为0.1n(Si
H
‑
ZK
‑5)，预定补硅时间为30min，温度为150℃，晶化时间为2h。
[0015]另一方面，本专利技术提供一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法及应用，其特征在于，所述KFI型分子筛需两步转化为DeAl
‑
Cu
‑
ZK
‑
5分子筛催化剂，具体步骤为：
[0016](1)将所述的DeAl
‑
ZK
‑
5分子筛与铵盐在70
‑
100℃下进行离子交换，然后洗涤、干燥；将上述步骤重复2
‑
3遍，得到DeAl
‑
NH4‑
ZK
‑
5分子筛；
[0017](2)将得到的DeAl
‑
NH4‑
ZK
‑
5分子筛与铜盐在80℃下进行离子交换，然后洗涤、干燥、550℃焙烧4h后得到DeAl
‑
Cu
‑
ZK
‑
5分子筛催化剂。
[0018]优选地，所述铵盐为氯化铵、醋酸铵、硫酸铵或硝酸铵中的一种或多种；铵盐浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硅铝比KFI型分子筛的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下：(1)制备H
‑
ZK
‑
5，将H
‑
ZK
‑
5加入到草酸铵缓冲溶液中，加热搅拌5
‑
10min；(2)缓慢滴加草酸溶液后静置预定脱铝时间；(3)缓慢加入硅源后静置预定补硅时间，再将所得凝胶倒入水热反应釜中水热晶化，产物经洗涤、干燥、煅烧得到KFI型分子筛DeAl
‑
ZK
‑
5。2.根据权利要求1所述的分子筛脱铝补硅的方法，其特征在于，草酸铵溶液的浓度为0.5mol/L至2mol/L；H
‑
ZK
‑
5分子筛与草酸铵溶液的固液比为1：10至1：100；加热搅拌温度为50℃至100℃。3.根据权利要求1所述的分子筛脱铝补硅的方法，其特征在于，草酸溶液的浓度为0.01
‑
0.5mol/L；H
‑
ZK
‑
5分子筛与草酸溶液的固液比为1：5至1：50；搅拌温度为50
‑
100℃，预定脱铝时间为30
‑
90min。4.根据权利要求3所述的分子筛脱铝补硅的方法，其特征在于，草酸溶液的浓度为0.1mol/L；H
‑
ZK
‑
5分子筛与草酸溶液的固液比为1:20；搅拌温度为90℃；预定脱铝时间为60min。5.根据权利要求1所述的分子筛脱铝补硅的方法，其特征在于，所述硅源包括硅溶胶、硅酸钠或白炭黑中的一种或者至少两种的组合；补硅的摩尔量为0.05
‑
0.3n(Si
H
‑
ZK
‑5)；预定补硅时间为10
‑
60min；水热晶化温度为120
‑
180℃，晶化时间为1
‑
3h。6.根据权利要求5所述的硅源，其特征在于，硅源为硅酸钠，添加硅源的量为0.1n(Si
H
‑
ZK
‑5)，预定补硅时间为30min，温度为150℃，晶化时间为2h。7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩霞，臧玉超，张子印，
申请(专利权)人：廊坊市北辰创业树脂材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：