[发明专利]复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及分子筛催化剂，具体涉及一种复合催化剂及其制备方法和应用。复合催化剂，包括SSZ‑13分子筛和丝光沸石。在所述复合催化剂中由于丝光沸石的存在，可提高含铜SSZ‑13分子筛催化剂中羟基铜含量；改善含铜SSZ‑13分子筛催化剂的涂覆浆料的流变特性；提高含铜SSZ‑13分子筛催化剂的涂覆浆料的涂层强度，降低涂层脱落率。

技术领域

本发明涉及分子筛催化剂，具体涉及一种复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

沸石或分子筛是指通过氧原子互连的TO四面体（T=Si、AI、P、B、Ti、Sn等）形成的材料，其具有在分子范围内的尺寸和形状均匀的孔和笼状结构。这些沸石材料作为催化剂、吸附剂等具有重要且广泛的应用。

氮氧化物（NOx）在化石燃料燃烧过程中的形成，已成为当今危害大气环境的一个严重问题，其中汽车尾气排放所造成的NO_X是其中重要的来源。近年来，已公开了用于控制这些气体排放的最有效的方法之一是使用氨作为还原剂的NOx的选择性催化还原（SCR）技术，且随着排放标准的逐渐严格，NH₃-SCR将成为NOx处理的主要技术路线之一。

在这方面，近年来已经公开，其中引入铜原子的小孔沸石的不同硅铝酸盐形式在NOx的SCR中表现出高的催化活性和高的水热稳定性。在不同的小孔沸石中，其中引入铜原子的沸石SSZ-13（CHA-骨架沸石，Cu-SSZ-13）已作为NOx的SCR中的催化剂被广泛使用。

随着对低温工况要求大幅提高，对催化剂低温活性提出了更严苛的要求。以铜作为活性组分的分子筛催化剂的活性与其笼内铜离子的配位形式密切相关，其中CuO_X在中高温是氨的氧化活性中心，促进氨气氧化，产生N₂O等污染物，不利于NH₃-SCR反应，随着水热老条件严苛，CuO_X逐渐生长至尺寸大于孔道尺寸，导致骨架坍塌，这可能是分子筛水热老化的主要失效原因。

因此，沸石或分子筛的催化性能仍有待提升。

发明内容

本发明一方面提供一种复合催化剂，包括SSZ-13分子筛和丝光沸石。本发明人研究发现，在所述复合催化剂中由于丝光沸石的存在，基于丝光沸石具有较大的笼，在所述复合催化剂尤其是在SSZ-13分子筛负载铜离子后铜物种更多为羟基铜，能改善催化剂羟基铜含量，含有较多酸位，能改善分子筛催化剂的储氨量，有利于提高NH₃-SCR的转化率。另外，在将所述复合催化剂制成浆料后，丝光沸石能够破坏SSZ-13分子筛高剪切力过程出现的粒子簇效应，有效改善了涂覆浆料的流变特性，可明显改善涂覆过程中的堵孔问题；并且还可降低涂覆浆料中粘结剂的加入量，同时由于丝光沸石特有的线状结构可连结多个沸石晶粒，从而可提高涂层强度，有效降低涂层脱落率，有利于脱硝过程。

根据本发明实施例，在所述复合催化剂中，基于SSZ-13分子筛和丝光沸石的重量之和，丝光沸石的含量为0.01wt%-7wt%，优选为1wt%-4.5wt%。研究发现，这样更有利于增加羟基铜含量，获得更好的低温催化活性。

根据本发明实施例，所述丝光沸石的长径比介于1-50，颗粒长度介于1-100微米。这样可以更好地改善制浆涂覆过程中的粒子簇效应，可明显改善涂覆过程中的堵孔问题；由于丝光沸石特有的线状结构可连结多个沸石晶粒，从而可提高涂层强度，有效降低涂层脱落率，有利于脱硝过程。

根据本发明实施例，所述复合催化剂中硅铝比为5-50，优选为10-25。这样有利于提高羟基铜含量，并保证催化剂有良好的水热稳定性。

本文中，所述硅铝比是指所述复合催化剂中二氧化硅与三氧化二铝的摩尔比。