[发明专利]一种Cu基混晶分子筛NH3

说明书

本发明公开了一种Cu基混晶分子筛NHsubgt;3/subgt;‑SCR催化剂及其制备方法。所述Cu基混晶分子筛NHsubgt;3/subgt;‑SCR催化剂是Cu/CHA+AEI负载型分子筛催化剂，其中Cu负载在CHA+AEI混晶分子筛上，所述CHA+AEI混晶分子筛由CHA分子筛和AEI分子筛组成，其晶粒为CHA和AEI混合晶粒。制备方法是以CHA为主晶相，在CHA的前驱体溶液中加入不同含量的AEI分子筛作为晶种来构筑高水热稳定性的Cu/CHA+AEI混晶型NHsubgt;3/subgt;‑SCR催化剂。在制备过程中可以通过改变AEI晶种含量合成一系列所需分子筛粉末。本发明能够进一步提高Cu/CHA催化剂的NH3‑SCR活性及其低温和高温水热稳定性，延长催化剂的使用寿命。

技术领域

本发明属于NH₃-SCR催化剂领域，具体涉及一种晶种对铜分子筛基NH₃-SCR催化剂的优化与应用研究。

背景技术

柴油车尾气排放的氮氧化物(NO_x)作为城市大气污染物之一，造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等环境污染问题，诱发癌症等疾病，严重威胁人类健康。由Engelhard公司提出的选择性催化还原技术(SCR)通过尿素喷射NH₃，然后利用催化剂选择性催化还原NO_x。NH₃-SCR催化剂易受柴油车后处理系统中颗粒捕集器(DPF)周期性高温(T600℃)再生的影响，又因柴油机稀燃特性导致高含量(10vol.％)H₂O的存在与柴油车尾气中，使得NH₃-SCR催化剂的高温水热稳定性一直备受关注。

Cu基分子筛催化剂在NH₃-SCR领域极具性能优势，但为满足日益严格的排放法规限值要求，仍需对该类催化剂的高温水热稳定性进行优化。高温水热老化过程中，具有不同微环境的分子筛发生结构破坏所需势能不同，这使得不同类型的分子筛结构表现出稳定性的差异。合成稳定的分子筛结构是解决Cu/分子筛催化剂在高温水热后发生性能劣化的重要手段之一。目前极具代表性的分子筛载体结构是具有8元环结构的小孔分子筛。小孔结构较好地限制了分子筛骨架原子在断键过程中发生的迁移和团聚，使得脱除的骨架原子可以在稍低温度时再次进入分子筛的骨架结构，从而恢复分子筛的完整结构。现有11种小孔分子筛可用于NH₃-SCR领域，其中以CHA结构为代表的SAPO-34和SSZ-13因性能和合成等优势得到了最广泛的研究。

尽管单一分子筛载体表现出较好的NH₃-SCR性能，但其催化结果仍不能很好地满足日后更加严格的排放法规的要求。利用具有复合晶型结构的分子筛载体可以结合多种分子筛的结构优势，表现出更好的脱硝性能。以同类型的CHA作为晶种辅助构筑Cu/(SSZ-13+SAPO-34)催化剂，该复合型分子筛催化剂解决了Cu/SSZ-13较差高温水热稳定性和Cu/SAPO-34较差低温水热稳定性的问题。此外，在SAPO-34合成过程调变晶化温度和条件可同时获得与SAPO-34元素组成相似但结构完全不同的AFI，形成CHA+AFI混晶分子筛，可轻微缓解Cu/SAPO-34的高温和低温水热稳定性问题，但因CHA分子筛本身性能的局限性及SAPO-5对合成条件的敏感性等问题，上述两类复合型分子筛催化剂的稳定性仍需进一步提高才能满足未来柴油车尾气准零排放标准的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种Cu基混晶分子筛NH₃-SCR催化剂及其制备方法，以进一步提高Cu/CHA催化剂的NH₃-SCR活性及其水热稳定性，延长催化剂的使用寿命。

本发明的构思是：AEI分子筛与CHA分子筛的结构相似，但因相邻双六元环结构空间分布的差异导致两者具有不同的笼结构，前者能稳定更多活性铜物种，从而表现出优异的水热稳定性。本发明以CHA为主晶相，在CHA的前驱体溶液中加入不同含量的AEI分子筛作为晶种，辅助构筑高稳定性的Cu基分子筛催化剂用于NH₃-SCR反应，通过晶种改性Cu/CHA分子筛催化剂。