CN112919493B - 一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用 - Google Patents

一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112919493B
CN112919493B CN202110159373.3A CN202110159373A CN112919493B CN 112919493 B CN112919493 B CN 112919493B CN 202110159373 A CN202110159373 A CN 202110159373A CN 112919493 B CN112919493 B CN 112919493B
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular sieve
ssz
kaolin
hours
roasting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110159373.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112919493A (zh
Inventor
胡晓倩
王闯
王凤
周君梦
湛洪丽
李丽
袁龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chia Tai Energy Materials Dalian Co ltd
Original Assignee
Chia Tai Energy Materials Dalian Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chia Tai Energy Materials Dalian Co ltd filed Critical Chia Tai Energy Materials Dalian Co ltd
Priority to CN202110159373.3A priority Critical patent/CN112919493B/zh
Publication of CN112919493A publication Critical patent/CN112919493A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112919493B publication Critical patent/CN112919493B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/46—Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition
    • C01B39/48—Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition using at least one organic template directing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • B01J2229/186—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

本发明公开了一种低成本制备SSZ‑13分子筛的方法及应用，包括步骤：将高岭土原粉焙烧，酸处理，过滤、洗涤、干燥后得到去除金属杂质的高岭土，将高岭土分别焙烧得到偏土和高土；将硅源、铝源、碱金属氢氧化物、水和模板剂混合，陈化，得晶化导向剂；以偏土与高土混合物为原料，加入硅源、碱液、模板剂和晶化导向剂，搅拌得到初始凝胶；将初始凝胶转移至反应釜中，老化，晶化，晶化产物经离心、洗涤、干燥、焙烧后获得SSZ‑13分子筛。本发明提供的制备方法成本低、组成易调控、工艺简单、收率高，所制备的SSZ‑13分子筛负载铜后应用于氨选择性催化还原反应中脱除氮氧化物，具有较高的催化活性和氮气选择性。

Description

一种低成本制备SSZ-13分子筛的方法及应用
技术领域
本发明属于分子筛技术领域，具体涉及一种低成本制备SSZ-13分子筛的方法及应用。
背景技术
SSZ-13分子筛是具有菱沸石(CHA)拓扑结构的小孔分子筛，其骨架结构由四元环和六元环组成的六棱柱构成，这些基本单元的空间排布又构成了CHA超笼
Figure BDA0002935725280000011
和八元环
Figure BDA0002935725280000012
孔道。SSZ-13分子筛在环境催化和气体吸附分离领域极具优势和发展潜力。
机动车尾气中含有大量污染物质，是破坏空气质量、危害人类健康的重要原因之一，其中氮氧化物(NOx)的危害最大，而柴油车排放的氮氧化物占机动车总体排放量的60％以上。随着汽车排放法规的日益严格，柴油车氮氧化物排放治理具有重要意义。氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)是指在富氧条件下以氨气为还原剂，选择性地将氮氧化物还原为氮气，从而实现氮氧化物脱除的目的。
铜交换的SSZ-13分子筛在选择性催化还原反应中表现出优异的催化性能，其具有较宽的活性温度窗口，在250-450℃的NOx转化率高达90％以上。SSZ-13的小孔结构能够有效抑制副产物NO2和N2O的生成、提高N2选择性；此外还可以抑制高温水热老化过程中骨架Al的脱除，从而提高水热稳定性，在柴油车尾气脱硝领域具有广阔的应用前景。
高岭土是以高岭石族矿物为主组成的软质黏土，是由硅氧四面体的六方网层与铝氧八面体按1:1结合的层状硅酸盐，层电荷近于0，层间没有离子和水分子而是以氢键相连接。高岭土的化学组成中含有大量SiO2、Al2O3，少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、MgO等。
自20世纪60年代Howell等首次成功以高岭土为原料合成沸石分子筛以来，国内外学者已利用高岭土制备出A型、X型、Y型、ZSM-5、Beta和SAPO-34分子筛，并对其工艺条件和结晶过程进行了深入的研究。高岭土的储量丰富、价格低廉，以其作为硅源和铝源制备SSZ-13分子筛可以显著降低制备成本、提高经济效益。
目前SSZ-13分子筛合成的主要研究方向包括通过金属改性拓宽活性温度窗口、提高高温水热稳定性、减少模板剂用量或使用廉价模板剂以降低制备成本等。发明专利申请CN110562994A公开了一种混合模板剂干胶转化合成SSZ-13分子筛的方法及其应用，以氯化胆碱和N,N,N-三甲基金刚烷氢氧化铵为混合模板剂、采用干胶转化合成SSZ-13分子筛，减少了模板剂用量并避免母液处理，但该方法工艺复杂不适合工业化生产，且将初始凝胶烘干的过程能耗高。发明专利申请CN109264742A公开了一种无有机模板剂合成SSZ-13分子筛的方法，该方法以酸处理的玻璃纤维为硅源、以氟化铵为无机模板剂，该方法不引入SSZ-13晶种、工艺简单，但氟化物污染环境且严重腐蚀不锈钢设备。发明专利申请CN110040743A公开了一种粉煤灰制备SSZ-13分子筛的方法，该方法将粉煤灰与稀碱溶液混合于200～350℃活化处理，再将处理后的滤饼添加硅源、碱液和模板剂，经陈化、晶化后制得SSZ-13分子筛，粉煤灰中较高的杂质含量会影响分子筛的晶化过程和产物的使用性能，该方法未通过合适的措施去除杂质，所合成的SSZ-13分子筛结晶度较低，且未涉及具体反应领域的应用效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低成本制备SSZ-13分子筛的方法及应用，其制备方法成本低、组成易调控、工艺简单、收率高，所制备的SSZ-13分子筛负载铜后应用于氨选择性催化还原反应中脱除氮氧化物，具有较高的催化活性和氮气选择性。
本发明提供了如下的技术方案：
一种低成本制备SSZ-13分子筛的方法，包括以下步骤：
将高岭土原粉焙烧，然后在酸溶液中处理，经过滤、洗涤、干燥后得到去除金属杂质的高岭土，将所述高岭土分成两部分，分别在较低和较高的温度下焙烧得到具有反应活性的偏土和高土；
将硅源、铝源、碱金属氢氧化物、水和模板剂混合，陈化，降至室温后得晶化导向剂；
以所述偏土与高土混合物为原料，加入硅源、碱液、模板剂和晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶；
将所述初始凝胶转移至反应釜中，老化，然后升温使其在自生压力下晶化，晶化后的固体产物经离心、洗涤、干燥后得到SSZ-13分子筛原粉，焙烧脱除模板剂后获得SSZ-13分子筛。
进一步的，所述高岭土原粉在300～500℃下焙烧1～6小时，然后在30～100℃温度下的酸溶液中处理1～16小时；优选的，酸处理温度为40～80℃，处理时间为3～10小时。高岭土中的硅、铝以晶体形式存在，性质稳定，不具有反应活性，酸处理不仅可以去除原料中的杂质，还能够在一定程度上活化高岭土。
进一步的，所述酸溶液的浓度为0.01～2mol/L，优选为0.05～1mol/L，酸溶液的浓度不应过高，否则高岭土脱铝严重且收率低；所述酸溶液和高岭土原粉的体积比为(2～15)：1，优选为(5～10)：1。
进一步的，所述酸溶液采用一元酸、二元酸、一元酸与二元酸的混合酸，或其它可溶解Fe2O3等金属氧化物杂质的无机或有机酸类；优选的，所述一元酸为盐酸或硝酸，所述二元酸为硫酸。
进一步的，高岭土原粉在酸溶液处理后用去离子水洗涤至pH为中性，干燥温度为80～140℃，时间为1～8小时。
进一步的，去除金属杂质的所述高岭土，一部分在700～850℃焙烧2～6小时得到偏土，另一部分在850～1050℃焙烧1～4小时得到高土。焙烧处理能够破坏高岭土的晶体结构，使其具有反应活性。高岭土中的硅、铝以晶体形式存在，性质稳定，不具有反应活性，因此用于合成沸石前应先将高岭土进行焙烧处理以破坏其晶体结构，使其具有反应活性。偏土中活性氧化铝含量较高，高土中活性氧化硅含量较高，通过调节偏土和高土的比例可在中低硅铝比的范围内调节产物组成，但要制备高硅铝比的SSZ-13分子筛需外加硅源。该方法可在较宽范围内调控产物硅铝比。
进一步的，所述硅源为硅溶胶、白炭黑、硅酸钠中的一种；
所述铝源为拟薄水铝石、硫酸铝、偏铝酸钠中的一种；
所述碱金属氢氧化物为LiOH、NaOH、KOH中的一种或几种的混合物；
所述模板剂为25％的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵。
进一步的，所述硅源、铝源、碱金属氢氧化物、水和模板剂按照摩尔比例为(100～200)：(1～10)：(5～20)：(1500～5000)：(10～60)的比例混合；所得混合物在30～80℃陈化8～24小时。
进一步的，作为原料的所述偏土与高土的质量比为1：(1～20)，优选为1：(1～10)；
加入硅源、碱液、模板剂和晶化导向剂后制得的总混合物的摩尔组成为(80～190)SiO2：(1～10)Al2O3：(5～15)MOH：(2000～4500)H2O：(12～50)SDA，其中M为碱金属，SDA为模板剂；
所述晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的2～20wt％，优选为5～15wt％。
进一步的，所述初始凝胶转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，先在60～120℃下老化6～16小时，老化结束后将温度升高至120～200℃，使其在自生压力下晶化2～7天，晶化后的固体产物先离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在80～140℃干燥1～8小时得到SSZ-13分子筛原粉，随后于500～700℃焙烧4～12小时脱除模板剂，获得SSZ-13分子筛。
上述方法所制备的SSZ-13分子筛负载铜后应用于氨选择性催化还原反应中脱除氮氧化物，尤其是用作柴油车尾气脱硝催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的制备SSZ-13分子筛的方法，以高岭土为原料，高岭土储量丰富、价格低廉，可显著降低SSZ-13分子筛的制备成本；
(2)孤立态金属离子通常是氨选择性催化还原反应的活性中心，而金属氧化物是氨气氧化生成氮氧化物副反应的活性中心，尤其Fe2O3的存在会严重降低高温下NOx的转化率，本发明通过酸处理去除高岭土原粉中的少量金属氧化物杂质，避免其影响分子筛的晶化过程和氨选择性催化还原(NH3-SCR)性能，进一步的，采用较低的酸浓度在较低温度下处理高岭土原粉，既避免脱铝造成的收率下降，还能够在一定程度上活化高岭土；
(3)本发明中采用低温焙烧所得的偏土中活性氧化铝含量较高，高温焙烧所得的高土中活性氧化硅含量较高，通过调节偏土和高土的比例可在中低硅铝比的范围内调节SSZ-13分子筛的组成，通过外加硅源还可以制备高硅铝比的SSZ-13分子筛，该方法可在较宽范围内调控产物硅铝比，在碱性条件下，高土和偏土中的氧化硅、氧化铝溶解，作为硅源和铝源进行结构重排生成SSZ-13分子筛，偏土和高土混合的方式能够提高原料利用率和产物收率。
附图说明
图1是实施例1～4中制备的SSZ-13分子筛的X射线衍射图；
图2是实施例1～4中制备的SSZ-13分子筛的电镜结果图；
图3是实施例1、3和对比例1、2的NH3-SCR评价结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明所使用的检测仪器有：傅里叶变换红外分析仪(型号MKS MultiGas 6030)，X射线衍射仪(型号PANalytical X'Pert Powder)，扫描电子显微镜(型号HITACHI S-3400N)。
下述实施例中的Cu/SSZ-13分子筛应用于氨选择性催化还原反应的具体方法为：将分子筛粉末压片、粉碎、过筛，收集40～60目大小的颗粒为分子筛催化剂；将该催化剂颗粒装填到固定床反应器中，通入500ppm NO，500ppm NH3，5％O2，8％CO2，3.5％H2O，N2平衡，体积空速480000h-1。在100～600℃下进行氨选择性催化还原反应，使用傅里叶变换红外分析仪对产物进行在线检测和定量分析。
实施例1
将高岭土在300℃焙烧6小时使杂质尽可能转化为氧化物的形式，然后用0.01mol/L盐酸于100℃预处理2小时，其中酸溶液和高岭土原粉的体积比为15：1；过滤，用去离子水洗涤至pH为中性，80℃干燥8小时，得到去除金属杂质的高岭土，将去除杂质的高岭土一部分于700℃焙烧6小时得偏土，另一部分于900℃焙烧2小时得高土，偏土和高土的质量比为1：10。
将硅溶胶、拟薄水铝石、氢氧化钠、水和25％的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵按照110SiO2：2Al2O3：15NaOH：4000H2O：30SDA的配比混合，于30℃陈化24小时制得晶化导向剂。
将氢氧化钠和氢氧化钾溶于水后，再依次加入模板剂、硅酸钠、偏土、高土、晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶，其中晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的2wt％，总的初始凝胶混合物的摩尔比例为120SiO2：3Al2O3：15MOH：3500H2O：40SDA。
将初始凝胶转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于120℃老化6小时，升温至190℃晶化2天，晶化结束后，冷却，将固体结晶产物与母液离心分离，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在80℃干燥8小时得到SSZ-13分子筛原粉，在550℃焙烧8小时得到SSZ-13分子筛。
X射线衍射显示为SSZ-13分子筛(见图1)，电镜显示为类立方体形貌(见图2a)。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见图3)。
实施例2
将高岭土在500℃焙烧1小时，然后用1mol/L硫酸于40℃预处理8小时，酸溶液和高岭土原粉的体积比为10：1。过滤，用去离子水洗涤至pH为中性，80℃干燥8小时，得到去除金属杂质的高岭土，将去除杂质的高岭土一部分于850℃焙烧2小时得偏土，另一部分于1050℃焙烧1小时得高土，偏土和高土的质量比为2：5。
晶化导向剂的制备方法同实施例1。
将氢氧化锂和氢氧化钾溶于水后，再依次加入模板剂、硅溶胶、偏土、高土、晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶，其中晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的5wt％，总的初始凝胶混合物的摩尔比例为190SiO2：8Al2O3：15MOH：4000H2O：50SDA。
将初始凝胶转移至反应釜中，于60℃老化16小时，升温至120℃晶化7天，晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在80℃干燥8小时得到SSZ-13分子筛原粉，在700℃焙烧5小时得SSZ-13分子筛。
X射线衍射显示为SSZ-13分子筛(见图1)，电镜显示为类立方体形貌(见图2b)。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见表1)。
实施例3
高岭土改性方法同实施例2。
将硅酸钠、偏铝酸钠、氢氧化钠、水和25％的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵按照200SiO2：9Al2O3：17NaOH：5000H2O：60SDA的配比混合，于60℃陈化18小时制得晶化导向剂。
将氢氧化钠溶于水后，再依次加入模板剂、偏土、高土、晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶，其中晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的15wt％，总的初始凝胶混合物的摩尔比例为80SiO2：7Al2O3：5MOH：3000H2O：28SDA。
将初始凝胶转移至反应釜中，于110℃老化6小时，升温至140℃晶化5天，晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在100℃干燥6小时得到SSZ-13分子筛原粉，在500℃焙烧12小时得SSZ-13分子筛。
X射线衍射显示为SSZ-13分子筛(见图1)，电镜显示为类立方体形貌(见图2c)。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见图3)。
实施例4
将高岭土在350℃焙烧4小时，然后用2mol/L硝酸于30℃预处理10小时，酸溶液和高岭土原粉的体积比为2：1；过滤，用去离子水洗涤至pH为中性，100℃干燥6小时，得到去除金属杂质的高岭土，将去除杂质的高岭土一部分于700℃焙烧5小时得偏土，另一部分于850℃焙烧4小时得高土，偏土和高土的质量比为1：20。
晶化导向剂和初始凝胶混合物的制备方法同实施例3。晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在100℃干燥6小时得到SSZ-13分子筛原粉，在700℃焙烧4小时得到SSZ-13分子筛。
X射线衍射显示为SSZ-13分子筛(见图1)，电镜显示为类立方体形貌(见图2d)。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见表1)。
实施例5
将高岭土在400℃焙烧5小时，然后用0.05mol/L盐酸于80℃预处理3小时，酸溶液和高岭土原粉的体积比为5：1；过滤，用去离子水洗涤至pH为中性，120℃干燥3小时，得到去除金属杂质的高岭土，将去除杂质的高岭土一部分于800℃焙烧5小时得偏土，另一部分于1050℃焙烧3小时得高土，偏土和高土的质量比为1：1。
将硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钾、水和25％的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵按照100SiO2：6Al2O3：9NaOH：1500H2O：10SDA的配比混合，于80℃陈化8小时制得晶化导向剂。
将氢氧化钾溶于水后，再依次加入模板剂、硅溶胶、偏土、高土、晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶，其中晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的20wt％，总的初始凝胶混合物的摩尔比例为130SiO2：10Al2O3：7MOH：2000H2O：23SDA。
将初始凝胶转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于70℃老化14小时，升温至200℃晶化2天，晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在120℃干燥3小时得到SSZ-13分子筛原粉，在600℃焙烧8小时得SSZ-13分子筛。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见表1)。
实施例6
高岭土改性方法同实施例5。
将白炭黑、拟薄水铝石、氢氧化钾、水和25％的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵按照150SiO2：4Al2O3：7NaOH：2500H2O：44SDA的配比混合，于40℃陈化20小时制得晶化导向剂。
初始凝胶混合物的制备和晶化条件同实施例5，晶化导向剂的添加量以干基氧化硅计为反应总混合物的10wt％。晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在120℃干燥3小时得到SSZ-13分子筛原粉，在650℃焙烧7小时得SSZ-13分子筛。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见表1)。
实施例7
将高岭土在450℃焙烧3小时，然后用0.1mol/L硝酸于30℃预处理16小时，酸溶液和高岭土原粉的体积比为8：1；过滤，用去离子水洗涤至pH为中性，140℃干燥1小时，得到去除金属杂质的高岭土，将去除杂质的高岭土一部分于750℃焙烧4小时得偏土，另一部分于1000℃焙烧3小时得高土，偏土和高土的质量比为1：12。
晶化导向剂和初始凝胶混合物的制备方法同实施例5。晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在140℃干燥1小时得到SSZ-13分子筛原粉，在550℃焙烧10小时得到SSZ-13分子筛。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见表1)。
实施例8
高岭土改性方法同实施例4。
将硅酸钠、硫酸铝、氢氧化钠、水和25％的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵按照170SiO2：10Al2O3：20NaOH：4500H2O：37SDA的配比混合，于50℃陈化14小时制得晶化导向剂。
将氢氧化钠溶于水后，再依次加入模板剂、硅溶胶、偏土、高土、晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶，其中晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的7wt％，总的初始凝胶混合物的摩尔比例为100SiO2：6Al2O3：13MOH：2500H2O：19SDA。
将初始凝胶转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，于90℃老化12小时，升温至170℃晶化3天，晶化结束后，冷却，固体产物离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在140℃干燥1小时得到SSZ-13分子筛原粉，在600℃焙烧9小时得SSZ-13分子筛。其负载铜后具有较高的NH3-SCR反应活性(见表1)。
表1实施例2和实施例4～8的NH3-SCR评价结果数据
Figure BDA0002935725280000121
Figure BDA0002935725280000131
对比例1
高岭土不进行酸处理、直接在800℃焙烧2小时，作为硅源和铝源合成SSZ-13分子筛。晶化导向剂的制备方法同实施例1。将氢氧化钠和氢氧化钾溶于水后，再依次加入模板剂、硅酸钠、焙烧后的高岭土、晶化导向剂，晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的2wt％。初始凝胶混合物配比和晶化条件同实施例1。晶化结束后，冷却，将固体结晶产物与母液离心分离，洗涤、干燥后在550℃焙烧8小时得到SSZ-13分子筛。其负载铜后的NH3-SCR反应活性较低(见图3)，高岭土中的金属氧化物杂质会影响分子筛的晶化过程和产物的使用性能。
对比例2
以硅溶胶和硫酸铝为原料合成SSZ-13分子筛。晶化导向剂的制备方法同实施例3。将氢氧化钠溶于水后，再依次加入模板剂、硅溶胶、偏铝酸钠、晶化导向剂，晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的15wt％。初始凝胶混合物配比和晶化条件同实施例3。固体产物经离心、洗涤、干燥后在500℃焙烧12小时得SSZ-13分子筛。对其负载铜后进行氨选择性催化还原反应的评价结果见图3，高岭土和普通的硅源铝源制备的SSZ-13分子筛具有相当的催化性能。
表2各实施例和对比例的产物收率
样品 收率(wt％)
实施例1 83.6
实施例2 81.3
实施例3 84.5
实施例4 86.8
实施例5 87.1
实施例6 85.6
实施例7 82.9
实施例8 85.4
对比例1 80.3
对比例2 74.2
统计实施例1～8和对比例1～2的产物收率，如表2所示，由上表2可以看出，以偏土和高土的混合物为原料制备SSZ-13分子筛具有较高的产物收率，原料得到了充分利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高岭土原粉在300~500℃下焙烧1~6小时，然后在30~100℃温度下以浓度为0.01~2mol/L的酸溶液处理1~16小时，经过滤、洗涤、干燥后得到去除金属杂质的高岭土，将所述高岭土分成两部分，一部分在700~850℃焙烧2~6小时得到具有反应活性的偏土，另一部分在850~1050℃焙烧1~4小时得到具有反应活性的高土，所述偏土与高土的质量比为1：（1~20）；
将硅源、铝源、碱金属氢氧化物、水和模板剂混合，陈化，降至室温后得晶化导向剂，所述碱金属氢氧化物为LiOH、NaOH、KOH中的一种或几种的混合物；
以所述偏土与高土混合物为原料，加入硅源、碱液、模板剂和晶化导向剂，充分搅拌至混合均匀得到初始凝胶；
将所述初始凝胶转移至反应釜中，老化，然后升温使其在自生压力下晶化，晶化后的固体产物经离心、洗涤、干燥后得到SSZ-13分子筛原粉，焙烧脱除模板剂后获得SSZ-13分子筛。
2.根据权利要求1所述的低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，所述酸溶液和高岭土原粉的体积比为（2~15）：1。
3.根据权利要求1所述的低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，所述酸溶液采用一元酸和二元酸中的一种或两种；所述一元酸为盐酸或硝酸，所述二元酸为硫酸。
4.根据权利要求1所述的低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，所述硅源为硅溶胶、白炭黑、硅酸钠中的一种；所述铝源为拟薄水铝石、硫酸铝、偏铝酸钠中的一种；所述模板剂为25%的N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵。
5.根据权利要求1所述的低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，所述硅源、铝源、碱金属氢氧化物、水和模板剂按照摩尔比例为（100~200）：（1~10）：（5~20）：（1500~5000）：（10~60）的比例混合；所得混合物在30~80℃陈化8~24小时。
6.根据权利要求1所述的低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，加入硅源、碱液、模板剂和晶化导向剂后制得的总混合物的摩尔组成为（80~190）SiO2：（1~10）Al2O3：（5~15）MOH：（2000~4500）H2O：（12~50）SDA，其中M为碱金属，SDA为模板剂；所述晶化导向剂的加入量以干基氧化硅计为反应总混合物的2~20wt%。
7.根据权利要求1所述的低成本制备SSZ-13分子筛的方法，其特征在于，所述初始凝胶转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，先在60~120℃下老化6~16小时，老化结束后将温度升高至120~200℃，使其在自生压力下晶化2~7天，晶化后的固体产物先离心，然后用去离子水洗涤至pH为中性，再在80~140℃干燥1~8小时得到SSZ-13分子筛原粉，随后于500~700℃焙烧4~12小时脱除模板剂，获得SSZ-13分子筛。
CN202110159373.3A 2021-02-05 2021-02-05 一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用 Active CN112919493B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110159373.3A CN112919493B (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110159373.3A CN112919493B (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112919493A CN112919493A (zh) 2021-06-08
CN112919493B true CN112919493B (zh) 2022-10-14

Family

ID=76170707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110159373.3A Active CN112919493B (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112919493B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113398877B (zh) * 2021-06-23 2023-05-26 南京永成分子筛有限公司 一种具有氮氧分离功能的锂基分子筛及其制备方法和生产设备
CN114292043B (zh) * 2021-12-22 2023-03-17 江苏博拓新型建筑材料股份有限公司 一种托贝莫来石晶种诱导剂及制法、采用该诱导剂制备的加气混凝土及制法
CN114870887A (zh) * 2022-04-28 2022-08-09 中化学科学技术研究有限公司 Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法与DeNOx催化剂
CN115771899A (zh) * 2022-12-08 2023-03-10 中国汽车技术研究中心有限公司 母液再利用合成cha型菱沸石的方法及其催化剂
CN116409794B (zh) * 2023-06-09 2024-01-19 山东理工大学 一种锶长石转晶合成高硅ssz-13分子筛的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4493902A (en) * 1983-02-25 1985-01-15 Engelhard Corporation Fluid catalytic cracking catalyst comprising microspheres containing more than about 40 percent by weight Y-faujasite and methods for making
CN101941714B (zh) * 2009-07-09 2012-06-27 中国石油化工股份有限公司 一种用改性高岭土合成分子筛的方法
WO2013068976A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Basf Se Organotemplate-free synthetic process for the production of a zeolitic material of the cha-type structure
CN108059172B (zh) * 2017-12-13 2020-07-10 山东齐鲁华信高科有限公司 H-ssz-13分子筛的制备方法
CN108212203A (zh) * 2017-12-28 2018-06-29 凯龙蓝烽新材料科技有限公司 一种车用挤出式铜基分子筛脱硝催化剂及其制备方法
CN109665545B (zh) * 2019-02-14 2022-07-01 正大能源材料(大连)有限公司 一种可控形貌ssz-13分子筛的合成方法
CN110078090B (zh) * 2019-05-07 2023-02-28 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种改性Cu-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用
CN111017950A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 山东齐鲁华信高科有限公司 一种低成本ssz-13分子筛的制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN112919493A (zh) 2021-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112919493B (zh) 一种低成本制备ssz-13分子筛的方法及应用
WO2019010815A1 (zh) Cu-SAPO-34分子筛合成方法及合成的分子筛和应用
EP2837596B1 (en) Beta zeolite and method for producing same
WO2019140750A1 (zh) 一种高铁含量的Fe-ZSM-5分子筛的制备方法
CN111943224B (zh) 一种Cu-SSZ-13分子筛催化剂的制备方法及所得产品和应用
AU2020101871A4 (en) A Method for Preparing ZSM-5 Zeolite by Using Solid wastes
CN110950354B (zh) 一种以氟改性y型分子筛为原料制备ssz-39分子筛的方法
WO2019010812A1 (zh) Cu-SAPO分子筛合成方法及合成的Cu-SAPO分子筛和应用
CN113694880B (zh) 一种含稀土Li-LSX沸石及其制备方法和应用
CN101311117B (zh) 纳米复合中微孔分子筛及制备方法
CN111333082A (zh) 一种全硅H-Beta分子筛及其制备方法和应用
CN110217804B (zh) Zsm-5分子筛及其制备方法和氢型zsm-5分子筛及其应用以及甲醇转化的方法
CN114436279B (zh) Zsm-22分子筛及其制备方法和应用、正十二烷异构化反应
CN114210363B (zh) 一种ssz-16含铜催化剂的制备方法
CN111252781B (zh) 无有机模板剂晶种法合成高硅kfi沸石分子筛的方法
CN112299438A (zh) 一种ssz-39分子筛及其制备方法和应用
CN112499644B (zh) 一种低SiO2/Al2O3的Cu-CHA分子筛及其制备方法
CN108190907B (zh) 一种ssz-13分子筛及其制备方法
CN108097293B (zh) 锡掺杂的mfi结构沸石分子筛的合成方法和应用
CN113845128A (zh) 一种mor沸石分子筛及其制备方法
CN112875720B (zh) 一种制备富含铝对的ssz-13分子筛的方法及应用
CN112537778A (zh) 一种高硅铝比丝光沸石的制备方法及应用
CN114405539B (zh) 一种ssz-13分子筛催化剂的制备方法及应用
CN115057453B (zh) 一种利用fcc废催化剂制备ssz-13分子筛的方法及其应用
CN115893445A (zh) 一种ssz-39分子筛及利用廉价模板剂制备ssz-39分子筛的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant