[发明专利]一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Cu/Mn‑SSZ‑39催化剂及其制备方法和应用，其特征在于，所述催化剂以H‑SSZ‑39分子筛为载体，活性组分为铜元素和锰元素。通过铜和锰之间的相互协同作用，该催化剂在150℃时的脱硝率为42%~66%，在200℃~420℃时的脱硝率高达100%，在150~500℃表现出优异的SCR活性。本发明通过离子交换法制备得到的Cu/Mn‑SSZ‑39催化剂不仅具备低温活性，脱硝率较高，还具有较宽的活性温度窗口，且制备方法简单，完全能够用于催化还原氮氧化物，可以消除柴油车尾气中的氮氧化物，适用于柴油车尾气净化系统中。

技术领域

本发明涉及环境催化技术领域，更具体地，涉及一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对机动车的需求量的增加，柴油车尾气排放量日益增多，NO_x是柴油车尾气中的主要污染物，NO_x的大量排放致使许多地区出现酸雨、雾霾等等，对人体和生态环境都造成了不利影响。目前以NH₃为还原剂的选择性催化还原(NH₃-SCR)技术是消除NO_x的惯用手段，其中常用的NH₃-SCR催化剂有为钒钨钛催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂)，但该催化剂低温活性差、活性温度窗口窄，而且其活性组分钒具有毒性，危机人体安全和生态环境，不利于实际生产应用。

因此，提供一种环保高效的新型催化剂尤为重要。

发明内容

本发明的首要目的是克服上述现有技术中催化剂低温活性差、活性温度窗口窄的缺陷，提供一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂，该催化剂以H-SSZ-39分子筛作为载体，并通过铜元素和锰元素的协同作用，提高了催化剂的低温催化活性，具备优异的SCR脱硝活性，且90％脱硝率下的温度窗口为183～432℃，具有较宽的活性温度窗口。

本发明的进一步目的是提供一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂的制备方法。

本发明的又一目的是提供一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂，所述催化剂以H-SSZ-39分子筛为载体，活性组分为铜元素和锰元素。

本发明所述Cu/Mn-SSZ-39催化剂以H-SSZ-39分子筛为载体，相比于Cu-ZSM-5、Cu-β等中孔、大孔分子筛，SSZ-39(AEI型)的微孔结构可以抑制骨架脱铝形成铜-铝酸盐，有利于提高催化剂的活性。SSZ-39(AEI型)的结构中含有六元环，并有由三个小八元环(8-R)连接的大笼，铜元素优先位于与双六元环骨架单元中的中三个氧原子配位的CHA笼中，能够显着提高催化剂的热稳定性。另外，Cu-SSZ-39比Cu-SSZ-13具有更优异的水热稳定性，再通过进一步引入锰元素有助于提高催化剂的低温活性，对于脱硝性能也有所提升。

优选地，所述铜元素的负载量为0.5～4％，锰元素的负载量为0.1～1％。

更优选地，所述铜元素的负载量为1.5％，锰元素的负载量为0.5％。

一种Cu/Mn-SSZ-39催化剂的制备方法，包括以下步骤：将铜源和锰源按摩尔比12：3～18混合，加入NH₄⁺-SSZ-39分子筛与混合溶液进行离子交换反应，过滤，水洗至中性，于500～600℃焙烧3～5h，得到Cu/Mn-SSZ-39催化剂。

优选地，所述铜源和锰源的摩尔比为3：2。

本发明所述铜源为乙酸铜或硝酸铜，锰源为乙酸锰或硝酸锰。

优选地，所述焙烧温度为550℃，焙烧时间为4h。