[发明专利]一种复合脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合脱硝催化剂，包括：一种或多种CHA结构类型的分子筛，和一种或多种BEA结构类型的分子筛；其中所述CHA结构类型的分子筛的至少一部分含有铜(Cu)，所述BEA结构类型的分子筛的至少一部分含有铁(Fe)；其中所述CHA结构类型的分子筛与BEA结构类型的分子筛的质量比为(90:10)~(40:60)。本发明提供的复合脱硝催化剂，具有很好的低温催化脱硝活性和高温活性，特别是解决了现有的脱硝催化剂的低温催化活性较低的问题，并且其制备方法简单高效，无污染，适用于工业生产。

技术领域

本发明涉及脱硝催化剂技术领域，尤其涉及一种Cu-CHA/Fe-BEA复合脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

沸石是具有均匀孔径大小的硅铝酸盐结晶材料，这取决于沸石的类型以及包含在沸石晶格中的阳离子的类型和数量，其直径通常为3~10埃。所属技术领域公知的合成和天然沸石，以及它们在促进包括氧气存在下用氨选择性还原氮氧化物的某些反应中的用途。

随着国际上对氮氧化物(NO_X)的排放要求越来越严格，使用高活性和高水热稳定性的沸石分子筛作为柴油车尾气脱硝的载体已经是大势所趋。目前，常用于脱硝反应的沸石分子筛有ZSM-5、FAU、Beta、MOR、SAPO-34、SSA-13、SSZ-39、AlPO4-18等，其负载的活性组分主要为铜、铁、锰、铈等。

目前已研制出脱硝效果较好的有Cu-CHA分子筛催化剂和Fe-BEA分子筛催化剂。Cu-CHA催化剂有较好的低温催化活性，但是高温活性差，且目前的主流制备工艺仍然是以N,N,N-三甲基金刚烷为模板剂，导致其成本偏高，限制了其广泛应用。Fe-BEA催化剂是另一种被证明具有较好脱硝活性的分子筛，其高温活性与稳定性好，但是其低温活性不能满足目前的环保要求。

CN107552088A公开了一种使用β、SAPO-34、SSZ-13以及SSZ-39分子筛的复合物制备Cu/Fe负载的分子筛脱硝催化剂，显示出了较高的水热稳定性和低温脱硝活性，但是该分子筛脱硝催化剂中含有四种分子筛组分，并且该催化剂的制备工序繁琐，增加了影响催化活性的因素，使其工业化生产过程难以控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种Cu-CHA/Fe-BEA复合脱硝催化剂，简单高效解决现有催化剂低温催化活性不高问题的同时降低使用成本，同时还兼顾催化剂的高温催化活性，特别是在用于SCR应用中时显示出明显改善的催化性能，适用于工业生产推广。

本发明所述SCR即选择性催化还原，是指涉及氮氧化物NO_X与还原剂的反应的任何催化方法。特别地，SCR是指还原反应，其中NO_X转化为其还原产物(优选N₂)。

本发明所述还原剂，是指用于SCR方法的任何合适的还原剂，其中优选氨和/或任何氨前体，如优选的尿素和/或氨基甲酸铵，更优选氨。然而，术语“还原剂”可进一步包括烃和/或烃衍生物如含氧烃，例如可在机动车燃料和/或机动车废气，尤其是在柴油机燃料和/或柴油机废气中的烃和/或烃衍生物。

一方面，本发明提供了一种复合脱硝催化剂，所述催化剂包括：一种或多种CHA结构类型的分子筛，和一种或多种BEA结构类型的分子筛；其中所述CHA结构类型的分子筛的至少一部分含有铜(Cu)，所述BEA结构类型的分子筛的至少一部分含有铁(Fe)；其中所述CHA结构类型的分子筛与BEA结构类型的分子筛的质量比为(90~40):(10~60)。