[发明专利]旋蒸法负载铜制备Cu‑SSZ‑13分子筛催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋蒸法负载铜制备Cu-SSZ-13分子筛催化剂的方法，具体涉及一种在真空状态下在SSZ-13分子筛上负载铜制备Cu-SSZ-13分子筛催化剂的方法，所述催化剂用作柴油车尾气中氮氧化物NO_X的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

近年来，随着我国经济社会持续快速发展，机动车保有量保持较快增长，这些机动车每天排放的尾气都会对环境产生严重的危害。和汽油车相比，柴油车的数量虽然较少，但其对环境造成的污染却是巨大的。氮氧化物（NO_X）是柴油车尾气中的主要污染气体，其对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质。为了尽可能降低机动车尾气对环境的污染，各国相继颁布越来越严苛的法律法规来限制排放。氨气选择性催化还原（NH₃-SCR）是目前最有效最成熟的柴油车尾气净化NO_X的技术方法之一，其中Cu-SSZ-13催化剂是目前最有效的NH₃-SCR催化剂。

目前Cu-SSZ-13的合成主要有两种方法，一种是以N,N,N-三甲基-1-金刚烷氢氧化铵(TMAdaOH)为模板剂，采用水热法合成SSZ-13分子筛。此法首先由Zones在1985年公开[美国专利4,544,538(1985)]，然后采用离子交换法将铜负载到SSZ-13分子筛上得到Cu-SSZ-13催化剂。该方法在制备过程中极易生成Cu⁺及CuO，从而减少在NH₃-SCR催化过程中起主要作用的Cu²⁺，因此会降低催化剂活性。同时采用该方法负载的铜在SSZ-13分子筛上分散性不好，降低了铜的利用率；另一种方法是由Xiao等采用的铜胺络合物为模板剂一步法合成Cu-SSZ-13分子筛催化剂(Ren L. M. et al. Designed copper-amine complex as an efficient template for one-pot synthesis of Cu-SSZ-13 zeolite with excellent activity for selective catalytic reduction of NO_X by NH₃. Chem. Commun., 2011,47:9783; CN 102259892 B)，该方法的主要缺点是催化剂中铜含量过高，NH₃-SCR反应过程中导致严重的氨氧化过程发生，同时催化剂抗水热老化能力较差，无法满足机动车尾气催化剂使用过程中的寿命要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种旋蒸法负载铜制备Cu-SSZ-13分子筛催化剂的改进方法。

本发明的技术方案，旋蒸法负载铜制备Cu-SSZ-13分子筛催化剂的方法，步骤如下：

（1）铜盐水溶液的制备：将铜源与一定量的去离子水混合，搅拌至铜盐完全溶解，形成混合均匀的铜盐水溶液；

（2）酸碱度调节：向步骤（1）所得铜盐水溶液中缓慢滴加氨水，调节溶液pH值至其为酸性；

（3）旋蒸：向步骤（2）所得溶液中加入SSZ-13分子筛，溶液搅拌均匀后转入圆底锥形瓶并放置在旋转蒸发仪上，采用恒温水浴真空旋蒸至溶液蒸干；

（4）后处理：将步骤（3）所得固体产物用去离子水洗涤，烘干，随后在程序升温操作下焙烧，即得到产品Cu-SSZ-13分子筛催化剂产物。

所述旋蒸法负载铜制备Cu-SSZ-13分子筛催化剂的方法，按重量份计具体步骤为：

（1）铜盐水溶液的制备：将铜源与去离子水混合，搅拌至铜盐完全溶解，其中铜源与去离子水的摩尔比为(1-10):(5000-10000)；形成混合均匀的铜盐水溶液。

（2）酸碱度调节：向步骤（1）所得铜盐水溶液中缓慢滴加浓度为25%的氨水，调节溶液pH值为1-6；

（3）旋蒸：向步骤（2）所得溶液中加入一定量的SSZ-13分子筛，SSZ-13分子筛与去离子水的摩尔比为(60-150):(5000-10000)，溶液搅拌均匀后转入圆底锥形瓶并放置在旋转蒸发仪上，采用30-80℃恒温水浴0-0.1MPa 下真空旋蒸至溶液蒸干；