[发明专利]一种AEI/LEV结构共生复合分子筛及其制备方法和SCR应用

说明书

本发明公开了一种AEI/LEV拓扑结构共生复合分子筛及SCR催化剂制备方法，由AEI和LEV拓扑结构分子筛共生而成，共生复合结构的分子筛X射线衍射谱图中2θ角处有特征衍射峰；所述共生复合分子筛中氧化硅/氧化铝摩尔比为10～200。共生复合分子筛在制备过程中采用复合模板剂，用FAU型硅铝分子筛为铝源和硅源，可以结合其它硅源、碱源形成混合溶胶，动态分温度段晶化合成AEI/LEV共生结构分子筛，然后与可溶性金属盐阳离子进行交换，得到SCR分子筛催化剂。本发明得到的具有AEI结构的SSZ‑39和LEV结构的RUB‑50形成共生复合分子筛，具有了更加合理分布的酸性和良好的水热稳定性，在移动源和固定源所排放的含NOx的气体SCR反应中具有良好的催化活性、优异的使用寿命，能很好满足尾气排放的标准要求。

技术领域

本发明涉及到一种具有AEI/LEV结构共生复合分子筛及其制备方法和SCR应用，具体涉及到SSZ-39/RUB-50共生复合分子筛合成及其催化剂制备，属于化工合成技术及其应用领域。

背景技术

AEI型分子筛具有大笼的三维孔道体系，可以通过8元环构成三维孔道结构，孔径尺寸0.38nm×0.38nm，骨架密度为14.8，笼尺寸能够包含直径达到球体。AEI分子筛结构中以4元环连接的两相邻双6元环(d6r)在空间上呈镜面对称分布。离子交换或负载金属活性组分的AEI分子筛催化剂，展现出独特的选择还原反应(SCR)活性，对氮氧化物(NOx)有很好的还原处理性能，已经引起了广泛的关注。文献(Chem.Commun.,2012,48,8264)报道使用AEI结构的Cu-SSZ-39分子筛进行SCR脱硝催化反应与商业化的8MR分子筛Cu-SSZ-13(CHA拓扑结构)相比表现出更高的水热稳定性和催化活性。

LEV型分子筛是具有沿[001]和[010]方向二维相交的八元环孔道、相对较小的孔道尺寸较低的骨架密度，其理论微孔孔容可达0.3ml/g，RUB-50分子筛属于典型的LEV型分子筛。与SSZ-13分子筛相似的是，RUB-50分子筛也具有较大的分子筛笼(0.63nm×0.73nm)，比SSZ-13分子筛笼(0.67nm×1.0nm)尺寸小的。

AEI和LEV拓扑结构的分子筛都属于8元环小孔分子筛。AEI结构的分子筛大量用于NOx化合物的SCR反应，而LEV结构分子筛具有不同于AEI的孔道结构，近来许多文献报道其作为尾气脱硝处理的应用，对于铜负载的LEV或AEI分子筛催化剂，分子筛的结构还会对铜物种的分布造成影响，而通过铜物种与活性还有拓扑结构的联系，在小孔笼型分子筛中的d6r结构单元被认为是产生高活性铜物种的关键所在。同时适宜尺寸的小孔的存在也可以更好的降低低活性CuO团簇颗粒的形成同时有效限制副产物的产生，对NH3-SCR过程带来有利的作用。

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，专利EP1961933A1、EP1147801A1、EP 2123614A2、US7332148B2、EP1579911A1、US20030143141A1公开了X沸石、Y沸石、β沸石、丝光沸石、镁碱沸石、A沸石、毛沸石、L沸石、ZSM-5、ZSM-8、ZSM-11、ZSM-12沸石分子筛等作为SCR催化剂载体，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200℃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。

FAU型沸石含有与AEI和LEV相似的结构中的双6元环(D6R)构建单元。文献显示用分子筛转化为分子筛的方法，将与AEI分子筛相近硅铝比的FAU型沸石同步转化为AEI分子筛，并且能够得到高固体收率。

发明内容