[发明专利]一种铜改性分子筛选择性还原催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜改性分子筛选择性还原催化剂及其制备方法和应用，以SSZ‑13分子筛和Analcime分子筛的共晶分子筛作为催化剂基质组分，铜离子作为活性组分，铜离子摩尔量是共晶分子筛饱和交换量的2.0～5.0倍，且铜离子重量占铜改性共晶分子筛总重量的0.03～20％；铜改性共晶分子筛与粘结剂形成浆液后采用浸渍法涂覆在多孔规整材料上制成催化剂；共晶分子筛由硅源、铝源、钠源、H₂O、SSZ‑13分子筛晶种、模板剂R为原料，经晶化、过滤、烘干、焙烧后制备而成；硅源、铝源、钠源、H₂O、R的摩尔比为20～250:1:5～70:100～10000:3～150，SSZ‑13分子筛晶种与SiO₂重量比为0.02～0.2:1。本发明的铜改性分子筛选择性还原催化剂主要用于处理含有NOx气流的尾气处理系统中，低温范围内具有优异的选择性还原能力，并且有良好的水热稳定性。

技术领域

本发明涉及一种选择性催化还原催化剂(SCR)及其制备方法，该催化剂用于尾气处理系统中；具体涉及一种铜改性分子筛选择性还原催化剂，该催化剂用于含有氮氧化物(NOx)气流的尾气处理系统中，特别应用于在氧气存在的情况下含有氮氧化物(NOx)气流的尾气处理系统中。

背景技术

稀燃发动机(例如柴油机和稀燃汽油机)可以为使用者提供良好的燃料燃烧效率，并且在燃料稀缺(稀燃)条件下通过控制高空气/燃料的比例实现操作，可以排放低量的气体烃(HC)和一氧化碳(CO)。然而，稀燃发动机容易产生更多含有氮氧化物(NOx)尾气的排放，并且尾气中还包含高达15体积％的氧气(O2)；由于含量高的NOx转化通常需要在富含还原剂的条件下才可以进行，难以有效减少其从这类发动机尾气的排放。通常在稀燃(leanburning)条件下，需要使用专门的减少NOx的操作措施将排气流中的NOx转化成无害成分。

因此，一种活性较高的选择还原反应(SCR)催化剂在SCR方法处理废气排放时十分重要。目前，通常SCR催化剂通常是以沸石为载体、负载SCR活性组分制备而成的具有晶体结构的分子筛；沸石是具有相当规整的孔径大小的硅铝酸盐晶体材料，比如β沸石、Y沸石、X沸石、八面沸石、丝光沸石、毛沸石、ZSM-5、ZSM-8、ZSM-11、ZSM-12沸石等，这些沸石可以与Cu、Fe、Mn、Ag、V、Ti、Co等金属交换，或者沸石本身含有一部分Cu、Fe等金属。但是，上述已知的金属改性的沸石催化剂在氨选择性催化还原氮氧化物的过程中只能在较窄的温度区域范围内进行氮氧化物的净化，在300℃以下都不具有高活性的NOx净化性能，水热稳定性差，低温条件下活性较低。

这些分子筛催化剂活性低是由于分子筛骨架结构稳定性差，在急剧温度变换条件下造成结构破坏，金属活性组分容易聚集，降低了金属离子活性中心的分散度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种铜改性分子筛选择性还原催化剂，该催化剂在低温到高温较宽的温度范围内具有优异的选择性还原能力，在低温条件下仍然具有较高的催化活性，并且该催化剂具有良好的水热稳定性。

本发明的目的之二是提供一种上述催化剂的制备方法，制备出具有SSZ-13型分子筛和Analcime型分子筛结构的共晶分子筛后，通过离子交换法向共晶分子筛中引入Cu，用Cu改性共晶分子筛，改性后的催化剂具有良好的水热稳定性，较为合适的孔道结构，利于NOx分子的扩散，增强金属铜离子的附着，减少其受水热作用而产生聚集的可能性。

本发明的目的之三是提供一种上述催化剂的应用。