[发明专利]一种改性Cu-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性Cu‑SSZ‑13分子筛及其制备方法和应用。将铝源、碱金属氢氧化物、模板剂、硅源和水混合，得到初始溶胶；将初始溶胶水热晶化后焙烧，得M‑SSZ‑13分子筛；将M‑SSZ‑13分子筛与铵盐进行离子交换反应后焙烧，得H‑SSZ‑13分子筛；然后与二价铜盐进行离子交换反应后焙烧，得改性Cu‑SSZ‑13分子筛。本发明通过加入不同碱金属氢氧化物原位合成不同形貌的Cu‑SSZ‑13分子筛。本发明在合成过程中直接加入不同碱金属的氢氧化物，在引入碱金属离子的同时改变分子筛的形貌及晶粒大小。本发明所得改性Cu‑SSZ‑13分子筛结晶度高，纯相高，在低温脱硝反应中表现出较高的低温活性和氮气选择性。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，具体涉及一种改性Cu-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

汽车主要分为汽油车、柴油车和代用燃料车，其中以汽油车的使用量最为普及，随着全球化石燃料等资源日益短缺，环境污染加剧，柴油车因其燃油经济性好、动力强、室温气体排放少、安全性高、寿命长而在大功率车辆（如大型客车、大型货车）方面逐渐受到重视。柴油车采用稀薄燃烧技术，虽然HC、CO、CO₂排放量低，但会导致尾气中的氮氧化物NO_x排放量相对较高，这将成为严重制约柴油车得以推广的重要因素。

目前柴油车尾气后处理技术主要包括NO_x的直接催化分解技术、NO_x储存-还原催化净化技术（NSR）、选择性催化还原技术（SCR）和等离子体技术等。其中选择性催化还原技术因其能够较理想地脱除NO_x而深受广大研究者们的青睐。面对日益严格的柴油车尾气排放法规，氨选择性催化还原技术因其在很宽的温度范围内具有优异的脱除NO_x性能，得到了广泛应用。针对NO_x的排放控制，汽油车主要是通过三效催化剂同时将CO、HC、NO_x 净化。而柴油车的燃烧模式与汽油车不同，尾气中的氧含量极高，在这种条件下，NO_x的还原极为困难，传统的三效催化剂已经不能满足要求。

SSZ-13是一种菱沸石结构的硅铝分子筛，三维八元环孔道体系，具有优越的水热稳定性。Cu-SSZ-13是将金属铜负载到SSZ-13分子筛，在催化氧化还原反应中具有非常好的催化性能。这类分子筛具有八元环的三维孔道结构，具有很高的比表面积，在低温下具有很高的催化活性及水热稳定性，对NO_x的选择性催化还原（SCR）有很好的活性，特殊的N₂选择性，显示出广阔的用前景和良好的开发潜力。但是，在150℃及以下，Cu-SSZ-13的SCR活性仍然较低，NO的转化率只能达到20~40%，N₂选择性一般低于80%。针对目前的现状，我们需要做出改进。

发明内容

本发明旨在提供一种改性Cu-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法简单，所得分子筛结晶度高，纯相高，在低温脱硝反应中表现出较高的低温活性和氮气选择性，在150℃时的NO转化率可达60%~70%，氮气选择性可达80~95%。

本发明提供了一种改性Cu-SSZ-13分子筛的制备方法，包括以下步骤：

1）将铝源、碱金属氢氧化物、模板剂、硅源和水混合，得到初始溶胶；

2）将初始溶胶水热晶化后焙烧，得M-SSZ-13分子筛，所述M为碱金属；

3）将M-SSZ-13分子筛与铵盐进行离子交换反应后焙烧，得H-SSZ-13分子筛；

4）将H-SSZ-13分子筛与二价铜盐进行离子交换反应后焙烧，得改性Cu-SSZ-13分子筛。