一种双模板一步水热合成Cu‑ZSM‑5脱硝催化剂的制备方法技术

一种双模板一步水热合成Cu‑ZSM‑5脱硝催化剂的制备方法，采用四丙基氢氧化铵、铜胺络合物双模板剂，乙二胺为前驱体，直接与氯化铜配位得到铜胺络合物。催化剂中，活性组分为铜物种、布朗斯特酸性位点及路易斯酸性位点。铜物种催化NO氧化，各酸性位点吸附、活化氨。铜胺络合物既是催化活性组分铜物种的直接来源，同时有利于分子筛的形成，加入铜胺络合物分子筛的产率明显提高。与离子交换法和等体积浸渍法得到的结果相比，利用双模板法合成的Cu‑ZSM‑5催化剂NO转化率温度窗口变宽，步骤少且易于操作，比离子交换法得到的催化剂活性的NOx消除效果好，可达到与等体积浸渍法相近似的NO消除效果，同时减少副产物N

【技术实现步骤摘要】
一种双模板一步水热合成Cu-ZSM-5脱硝催化剂的制备方法
本专利技术属于环境催化
，涉及一种一步水热得到含活性组分Cu物种的多级孔Cu-ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法，涉及Cu-ZSM-5催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物（NH3-SCR）的应用。
技术介绍
大气污染物主要包括氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SO2）、可吸入颗粒物（PM10）等，氨选择性催化还原技术具有实用性强，转化效率高等优点已成为适用于移动源的主要脱硝技术。沸石分子筛基催化剂由于成本低、催化转化效率高等特点被广泛应用在氮氧化物选择性催化脱除方面，常规合成分子筛基催化剂的思路是先合成分子筛，再通过离子交换、浸渍法等其他手段将活性组分负载在分子筛表面或孔道中，操作过程繁琐，离子交换法金属盐利用率低且会产生大量废水。分子筛催化剂具有很高的比表面积、高的热稳定性和水热热稳定性、活性高等优点受到广泛关注。用于NOx消除的分子筛材料负载活性组分绝大多数采用离子交换法或浸渍法，这两种方法虽能保证催化剂具有较好的活性，对于离子交换法，在离子及洗涤过程中将产生大量废水，且活性组分利用率低，最终活性组分含量需通过测试才可得知，且制备周期较长；对于浸渍法，虽然未产生废水，但仍需多步操作才可得到产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决分子筛脱硝催化剂制备过程操作步骤繁琐的问题，提供一种双模板一步水热合成Cu-ZSM-5脱硝催化剂的制备方法。采用铜胺络合物双模板剂一步合成Cu-ZSM-5分子筛，具有制备方法简单，步骤少，选择性高等特点，将其运用氨选择性催化还原氮氧化物（脱硝）时，其催化活性以及选择性均能很好的满足氨选择性催化还原技术的需要。本专利技术所述的双模板法一步合成Cu-ZSM-5脱硝催化剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤。（1）铜胺溶液的制备：将0.1-0.5g无水乙二胺加入到0.5-5g去离子水中，再加入0.1-0.5g二水合氯化铜，氯化铜完全溶解后即得铜胺溶液。（2）Cu-ZSM-5分子筛的制备：分别取3-15g四丙基氢氧化铵、3-15g去离子水、0.05-0.30g偏铝酸钠于烧杯中，搅拌下快速滴入2.0-12.0g正硅酸四乙酯。室温下搅拌2-6小时，然后加入铜胺溶液，再搅拌半小时，最后转入反应釜中170℃下旋转晶化2-4天，所得晶化物过滤、洗涤、干燥、550℃焙烧6h，所得产品即为Cu-ZSM-5分子筛。与现有技术相比，本专利技术制备的催化剂具有如下优点：（1）本专利技术制备过程简单易行，设备要求低，仅有少量废水产生，催化剂制备方法简单易于操作，制备步骤少，避免了先制备ZSM-5催化剂再通过离子交换负载活性物种。（2）减少了副产物N2O的生成，避免二次污染。附图说明图1为本专利技术双模板一步水热制得的Cu-ZSM-5催化剂及采用浸渍法、离子交换法制得的Cu-ZSM-5催化剂和H-ZSM-5的NH3-SCR活性图。图2为本专利技术双模板法一步水热制得的Cu-ZSM-5催化剂及采用浸渍法、离子交换法制得的Cu-ZSM-5催化剂和H-ZSM-5的副产物N2O浓度图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，列举以下实施例，但其对本专利技术的范围无任何限制。实施例1。将0.21g无水乙二胺加入到2g去离子水中，再加入0.3g二水合氯化铜，氯化铜完全溶解后即得铜胺溶液。分别取12.91g四丙基氢氧化铵、13.34g去离子水、0.16g偏铝酸钠于烧杯中，搅拌下快速滴入8.27g正硅酸四乙酯。室温下搅拌六小时，然后加入上述铜胺溶液，再搅拌半小时，最后转入反应釜中170℃下旋转晶化四天，所得晶化物过滤、洗涤、干燥、550℃焙烧6h，得到成品催化剂双模板法-Cu-ZSM-5。实施例2。分别取12.91g四丙基氢氧化铵、13.34g去离子水、0.16g偏铝酸钠于烧杯中，搅拌下快速滴入8.27g正硅酸四乙酯。室温下搅拌六小时，转入反应釜中170℃下旋转晶化四天，所得晶化物过滤、洗涤、干燥、550℃焙烧6h，得到Na-ZSM-5。将10g氯化铵溶于30ml去离子水中，再取1gNa-ZSM-5倒入其中，所得混合液于80℃下搅拌回流24h，随后抽滤，110℃下干燥12h，550℃焙烧6h后，得到成品催化剂H-ZSM-5。实施例3。配制0.1mol/L的硝酸铜溶液，将1.0gH-ZSM-5分子筛倒入100ml0.1mol/L的硝酸铜溶液中，在80℃下水浴搅拌4h，抽滤至滤液为无色，烘干，重复交换交换三次，550℃焙烧6h后，得到成品催化剂离子交换-Cu-ZSM-5。实施例4。取7g二水合硝酸铜溶于适量去离子水，转移至50ml容量瓶中定容得硝酸铜溶液。取上述硝酸铜溶液0.8ml滴在0.67gH-ZSM-5上，室温搅拌过夜，110℃度下干燥12h，550℃焙烧6h后，得到成品催化剂浸渍法-Cu-ZSM-5。催化剂活性测试：取50mg催化剂1-4置于内径6mm的石英管反应器中，通入500ppmNO，500ppmNH3，5%O2，Ar为平衡气的反应气体，质量空速为60000mlh-1gcat.-1。催化剂活性测试以10℃/min的升温速率从100℃升温到550℃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双模板一步水热合成Cu‑ZSM‑5脱硝催化剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：（1）铜胺溶液的制备：将0.1‑0.5 g无水乙二胺加入到0.5‑5 g去离子水中，再加入0.1‑0.5 g二水合氯化铜，氯化铜完全溶解后即得铜胺溶液；（2）Cu‑ZSM‑5分子筛的制备：分别取3.0‑15.0 g 四丙基氢氧化铵、3.0‑15.0 g去离子水、0.05‑0.3 g偏铝酸钠于烧杯中，搅拌下快速滴入2.0‑12.0 g正硅酸四乙酯；室温下搅拌2.0‑6.0小时，然后加入铜胺溶液，再搅拌半小时，最后转入反应釜中170 ℃下旋转晶化2‑4天，所得晶化物过滤、洗涤、干燥、550 ℃焙烧6 h，所得产品即为含Cu的Cu‑ZSM‑5分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种双模板一步水热合成Cu-ZSM-5脱硝催化剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：（1）铜胺溶液的制备：将0.1-0.5g无水乙二胺加入到0.5-5g去离子水中，再加入0.1-0.5g二水合氯化铜，氯化铜完全溶解后即得铜胺溶液；（2）Cu-ZSM-5分子筛的制备：分别取3.0-15.0g四丙基氢氧化铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭洪根，彭程，王翔，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36