[发明专利]一种Cu-SSZ-13@SSZ-13核壳型分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明属于分子筛合成技术领域，具体涉及一种Cu‑SSZ‑13@SSZ‑13核壳型分子筛及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：以Cu‑四亚乙基五胺为第一模板剂，将第一模板剂、硅源、铝源、碱源和水混合均匀，得到Cu‑SSZ‑13分子筛合成液；将硅源、铝源、碱源、第二模板剂R和水混合均匀，得到SSZ‑13分子筛合成液；将Cu‑SSZ‑13分子筛合成液转移到高压反应釜中，于120℃~200℃下晶化，之后将SSZ‑13分子筛合成液转移到高压反应釜中，于120℃~200℃下继续晶化，得到核壳型分子筛。核壳型分子筛在使用过程中减少了CuO颗粒的生成，提高了高温下催化剂的水热稳定性。

技术领域

本发明属于分子筛合成技术领域，具体涉及一种Cu-SSZ-13@SSZ-13核壳型分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

环境问题成为目前社会的热点问题，其中氮氧化物对环境造成的危害日益显著。氮氧化物作为一种主要的大气污染物主要来源于工厂废气和机动车尾气。其中，柴油车尾气氮氧化物(NO_x)污染已经成为我国大气污染中最突出的问题之一。在移动源脱硝中，氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)消除氮氧化物(NO_x)以其高效、低成本的优势成为目前最具潜力和最广泛应用的脱硝技术。

SSZ-13是具有CHA拓扑结构的一种分子筛，其由AlO₄和SiO₄四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼(0.73nm×1.2nm)和三维交叉孔道结构，孔道尺寸为0.38nm×0.38nm，其中，经Cu离子交换的Cu-SSZ-13催化剂在降低柴油机尾气中氮氧化物(NO_x)的主要手段—氨选择性催化还原(NH₃-SCR)技术—中表现出较宽的活性温窗和优异的N₂选择性，已在商业化应用中表现出广阔的前景。

随着柴油机后处理系统的不断升级，尤其是在上游加入柴油机颗粒捕集器(DPF)之后，颗粒物的再生过程可高达800℃，因此，要求NH₃-SCR催化剂具有高水热稳定性。Cu-SSZ-13催化剂中位于双六元环面上及稍微扭曲变形的六元环中心的单核Cu²⁺是主要的活性位点（J.Phys.Chem.C,2012,116,4809-4818）。在苛刻的水热条件下，水热处理明显降低了Cu-SSZ-13催化剂的比表面积和孔体积，引起孤立Cu²⁺向分子筛外部迁移形成聚集的CuO颗粒，使得催化剂活性降低甚至失活。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种Cu-SSZ-13@SSZ-13核壳型分子筛及其制备方法和应用，所述Cu-SSZ-13@SSZ-13核壳型分子筛具有高水热稳定性，在苛刻的水热条件下，能够抑制Cu²⁺团聚为CuO，减弱催化剂的失活，在较宽和较高的反应温度范围(200～550℃)下，氮氧化物转化率大于90%。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种Cu-SSZ-13@SSZ-13核壳型分子筛，以SiO₂/Al₂O₃摩尔比为5~100的Cu-SSZ-13分子筛为核相分子筛，以SiO₂/Al₂O₃摩尔比为5~100 的SSZ-13分子筛为壳相分子筛，所述Cu-SSZ-13分子筛的外围包裹着所述SSZ-13分子筛。

优选的是，所述Cu-SSZ-13分子筛与所述SSZ-13分子筛的质量比为1/99~99/1。

上述任一方案中优选的是，所述Cu-SSZ-13分子筛与所述SSZ-13分子筛的质量比为50/50~80/20。