【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多孔无机材料制备，具体是涉及一种分子筛型高温脱硝催化剂及制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人类社会的不断发展，大气污染日益严峻。其中，氮氧化物(nox)是酸雨、光化学烟雾和臭氧的重要前体物，是雾霾的重要组成部分，严重威胁着人们生命健康。以nh3为还原剂选择催化还原nox(nh3-scr)技术可以将其转化为无害的氮气，在催化去除nox过程中，其核心关键是scr脱硝催化剂。分子筛是一种具有均匀孔/通道和三维骨架的结晶材料，主要由于其形状选择性，在吸附剂、离子交换剂和催化剂等领域有着广泛的应用。1984年，美国ucc公司的科学家们在合成磷酸铝分子筛的原料中加入硅源，成功合成出了磷酸硅铝型分子筛，并将其应用在mto反应研究中。
2、近年来具有cha和aei结构的cu基小孔分子筛催化剂，如cu-ssz-13和cu-sapo-18，由于其分子尺寸的受限微孔结构而被赋予了独特的形状选择性，具有高效的催化活性、n2选择性和稳定性受到广泛关注。但是ssz-13分子筛存在成本高，水热稳定性差等问题，而sapo-18分子筛的水热稳定性较高，成为scr脱硝重要的脱硝催化剂载体。sapo-18分子筛是由sio4、alo2-和po2+四面体构成初级结构单元，初级结构单元通过桥氧键的相互作用连接成双六元环(d6r)等次级结构单元，最后通过四元环连接成含有八元环的三维孔道结构，三维八元环孔口尺寸为0.38nm×0.38nm，双六元环形成的笼尺寸为1.09nm×0.67nm。sapo-18分子筛中，相邻两层的双六元环之间存在一定的角度
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种分子筛型高温脱硝催化剂。本专利技术以有机磷酸为形貌调节剂，以有机胺为有机模板剂，以季铵碱为结构导向剂，通过水热有机-无机自组装方法，合成出具有层状结构的sapo-18分子筛纳米片，合成得到的分子筛产率较高，与此同时，有机磷酸经过高温焙烧，还会产生介孔结构，通过cu2+离子交换后，大幅提升催化剂的表面酸性，使得催化剂在高温条件下展现出高效的nox脱除性能。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种分子筛型高温脱硝催化剂，并优化合成步骤。本专利技术提供的层状sapo-18分子筛合成方法，解决目前合成sapo-18分子筛中产品收率低，晶化时间长，形貌难调控的问题；本专利技术制备的sapo-18分子筛可以通过引入有机磷酸作为形貌导向剂，与有机模板和结构导向剂协同，通过水热-自组装方法，根据需求调节合成过程中各个控制参数来控制催化剂的形貌、表面酸性和cu离子在分子筛孔中的分布，提升催化剂的酸性和活性位点数量，提升高温脱硝催化性能；本专利技术制备的sapo-18具有纳米片层状形貌，通过cu离子交换的cu-sapo-18，可在高温展现出高效的脱除nox性能。
4、一种分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
5、(1)将铝源、硅源、磷源和有机模板依次加入到结构导向剂溶液中，混合均匀，得到水热前体物；
6、(2)将步骤(1)得到的水热前体物放入水热反应釜中，水热温度为150-200℃，反应时间2-5天，对水热后的产物洗涤、干燥，得到层状sapo-18分子筛原粉；(3)将步骤(2)得到的层状sapo-18分子筛原粉在500-700℃焙烧2-5小时，得到层状sapo-18分子筛。
7、(4)将步骤(3)得到的层状sapo-18分子筛放到铜盐溶液在50-80℃条件下在进行离子交换2-6h，洗涤、干燥后，在500-800℃焙烧4-8h，得到铜离子型层状sapo-18分子筛催化剂，即为分子筛型高温脱硝催化剂。
8、本专利技术技术方案中：步骤(1)所述的铝源为拟薄水铝石、氢氧化铝中的一种，硅源为正硅酸四乙酯和气相二氧化硅中的一种；所述的磷源为磷酸和羟基乙叉二磷酸；
9、所述的有机模板为三乙胺、吗啡啉和n-n二甲基乙酰胺中的一种；所述的结构导向剂为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵中的一种，结构导向剂溶液的浓度为20～30％。
10、本专利技术技术方案中：磷酸和羟基乙叉二磷酸的摩尔比为1：0.1-1。
11、本专利技术技术方案中：磷酸和羟基乙叉二磷酸的摩尔比为1：0.1-0.3。
12、本专利技术技术方案中：步骤(1)所述的铝源、硅源、磷源、模板剂和结构导向剂之间摩尔比为1：(0.1-2)：(0.1-1)：(0.1-1)：(0.1-1)。
13、本专利技术技术方案中：所述的铝源、硅源、磷源、模板剂和结构导向剂之间摩尔比为1：(0.1-1)：(0.2-1)：(0.1-0.5)：(0.1-1)。
14、本专利技术技术方案中：层状sapo-18分子筛和铜盐溶液的质量比为1：40～60，铜盐溶液的浓度为0.1～1m。
15、一种分子筛型高温脱硝催化剂，该催化剂通过上述的方法制备得到。
16、本专利技术技术方案中，所述方法制备的铜离子型层状sapo-18分子筛催化剂在烟气中高温脱硝的应用。
17、上述应用中：nox的初始浓度为100～1500ppm，nh3为100～1500ppm，o2浓度为：5～15％，空速为：40000～60000h-1，催化剂的粒度为20-40目，反应温度范围在300-750℃。
18、有益效果：
19、该方法制备的分子筛具有二维纳米层状结构，可暴露出较多的活性位，有利于反应物的传质和扩散。同时，该催化剂呈现出较高的表面酸性和高含量的催化活性位，从而表现出高效的高温脱硝性能和稳定性。本专利技术的优点是，该方法制备工艺简单、成本低、分子筛产量较高且高温脱硝活性好，适用于工业化生产，在环境、催化等领域具有广泛的应用前景。
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1.一种分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的铝源为拟薄水铝石、氢氧化铝中的一种，硅源为正硅酸四乙酯和气相二氧化硅中的一种；所述的磷源为磷酸和羟基乙叉二磷酸；
3.按照权利要求1所述的分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：磷酸和羟基乙叉二磷酸的摩尔比为1：0.1-1。
4.按照权利要求3所述的分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：磷酸和羟基乙叉二磷酸的摩尔比为1：0.1-0.3。
5.按照权利要求1所述的分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的铝源、硅源、磷源、模板剂和结构导向剂之间摩尔比为1：(0.1-2)：(0.1-1)：(0.1-1)：(0.1-1)。
6.按照权利要求5所述的分子筛型高温脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述的铝源、硅源、磷源、模板剂和结构导向剂之间摩尔比为1：(0.1-1)：(0.2-1)：(0.1-0.5)：(0.1-1)。
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