[发明专利]一种Cu-SSZ-13分子筛及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Cu‑SSZ‑13分子筛及其制备方法，所述制备方法具体为：将硅源、铝源、碱源、结构导向剂和水混合制得起始凝胶，然后将铜源加入所述起始凝胶中，充分分散后，在45～80℃的温度下，陈化8～24h获得分子筛前驱体干胶；再将所述分子筛前驱体干胶采用蒸汽辅助法晶化得到Cu‑SSZ‑13分子筛。所述制备方法简单可靠，易于实现。所制得的Cu‑SSZ‑13分子筛中的Cu物种呈高度分散状态，且Cu物种含量易于调变，可在NH₃‑SCR反应中表现出良好的催化性能。

技术领域

本发明涉及分子筛合成领域，具体涉及一种Cu-SSZ-13分子筛及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)的排放是造成大气污染的重要原因之一。NOx可能与其他类型的污染物经过复杂的化学反应形成光化学烟雾，酸雨和雾霾等不同形式的大气污染现象。随着我国机动车保有量的持续快速增长，汽油柴油等化石燃料的大量使用已经成为NOx排放的重要来源之一，其中柴油车虽然数量不占机动车总量的主要份额，但是其排放的NOx数量巨大，是移动源NOx的主要来源之一。

随着环保法规的日益严格，机外净化技术已经成为移动源NOx治理的必然选择。氨气选择性催化还原(NH₃-Selective catalytic reduction,NH₃-SCR)是目前主流的NOx机外净化手段，由于其具有较高的NOx转化效率和适宜的成本，目前已经实现商业化应用。

催化剂是NH₃-SCR技术的核心。以钨钛氧化物为载体的钒基催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂)最初被引进到移动源NH₃-SCR技术中，这种适用于治理固定源NOx的商用催化剂在移动源NH₃-SCR技术中的应用存在诸多问题，其活性组份V₂O₅具有毒性，在使用中容易流失，高温活性和选择性也比较低。过渡金属交换的分子筛基催化剂具有良好的NH₃-SCR活性和选择性，其中铜基分子筛的催化性能最为优异。但是，常见的中孔和大孔分子筛经过水热处理后会出现严重的骨架铝脱出，活性组份配位状态和存在形式发生变化，导致其NH₃-SCR反应活性严重下降。

含Cu的SSZ-13分子筛(Cu-SSZ-13)的出现解决了分子筛基催化剂水热稳定性差的问题，同时由于其具有较宽的温度窗口，良好的抗碳氢化合物中毒性能，是目前公认最具优势的SCR催化剂且已经实现商业化应用。在Cu-SSZ-13分子筛中，通过离子交换法引入的Cu物种有两种不同的存在形式，与两个骨架铝原子配位的孤立Cu²⁺和与一个骨架铝原子配位的孤立[Cu(OH)]⁺。这两种类型的Cu物种具有相似的NH₃-SCR活性，但是在温度高于400℃的情况下，孤立[Cu(OH)]⁺的NH₃-SCR选择性会发生显著下降而孤立Cu²⁺仍然保持良好的活性和选择性。因此，改善Cu物种在SSZ-13分子筛的分散状态是提升移动源NH3-SCR催化剂的重要手段。

制备方法决定了Cu物种与SSZ-13分子筛的结合方式以及Cu物种在SSZ-13分子筛中的位置，配位状态和价态。巴斯夫公司的专利CN102946997A公布了一种直接将Cu²⁺交换到Na型SSZ-13分子筛中的方法。这种方法避免了常规Cu-SSZ-13分子筛制备过程中繁琐的焙烧交换等多个步骤，提高了Cu物种的利用率，显著地减少了废水的排放。但是此专利并没有公布采用这种方法制备的Cu-SSZ-13分子筛的催化性能结果。