[發(fā)明專(zhuān)利]一種Mn改性Cu-SSZ-13催化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011280133.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112246277A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀泓;王婧怡;張燕;單文坡;杜金鵬;單玉龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波城市環(huán)境觀測(cè)研究站;中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B01J29/78
• 分類(lèi)號(hào): B01J29/78;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/06;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供一種Mn改性Cu?SSZ?13催化劑及其制備方法與應(yīng)用，所述制備方法包括以下步驟：(1)酸浸Cu?SSZ?13催化劑，固液分離后得到預(yù)處理Cu?SSZ?13催化劑；(2)利用錳鹽溶液真空浸漬步驟(1)所得預(yù)處理Cu?SSZ?13催化劑，烘干后得到Mn改性Cu?SSZ?13催化劑。本發(fā)明提供的Mn改性Cu?SSZ?13催化劑可用于低溫段SCR反應(yīng)，并具有較大的比表面積和較高的氣體吸附能力，實(shí)現(xiàn)了催化劑在較低溫度區(qū)間的高活性和高選擇性，并保持了中溫段催化活性不受較大影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Cu-SSZ-13催化劑，尤其涉及一種Mn改性Cu-SSZ-13催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

氮氧化物(NO_x)作為常見(jiàn)的大氣污染物，是形成酸雨、霧霾、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題的主要物質(zhì)之一。NO_x來(lái)源廣泛，包括自然源和人為源，人為源又分為移動(dòng)源和固定源，移動(dòng)源主要為柴油車(chē)尾氣排放，固定源包括垃圾焚燒廠、燃煤電廠、各種工業(yè)尾氣等。氨氣選擇性催化還原(NH₃-SCR)是目前控制NO_x最有效的手段之一，其原理是NH₃為還原劑，在適當(dāng)溫度和催化劑作用下，將NO_x轉(zhuǎn)化為N₂和H₂O。根據(jù)反應(yīng)溫度，SCR工藝可分為中溫SCR和低溫SCR，低溫SCR的反應(yīng)溫度區(qū)間為150-300℃，許多工業(yè)尾氣如硝酸、己內(nèi)酰胺、乙烯裂解氣等排氣溫度通常低于300℃，適宜采用低溫SCR技術(shù)對(duì)尾氣中的NO_x進(jìn)行處理。

近年來(lái)，CHA構(gòu)型的Cu基小孔分子篩催化劑Cu-SSZ-13由于具有優(yōu)異的NH₃-SCR活性、N₂選擇性和水熱穩(wěn)定性而受到研究者的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)SSZ-13分子篩的合成采用N,N,N-三甲基-1-金剛烷-氫氧化胺(TMAdaOH)作為模板劑制備SSZ-13載體，然后通過(guò)液相離子交換法制備Cu-SSZ-13，由于模板劑成本高昂，限制了其推廣應(yīng)用。此后，研究人員又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了以廉價(jià)的銅胺絡(luò)合物(Cu-TEPA)為模板劑的一步合成法，經(jīng)NH₃-SCR活性測(cè)試證明這種方法制得的Cu-SSZ-13具有優(yōu)異的催化活性。許多研究表明Mn基催化劑在低溫段(180℃)具有出優(yōu)異的SCR活性，然而單組分Mn基催化劑存在操作溫度窗口狹窄、高溫段N₂選擇性差等問(wèn)題，仍需進(jìn)一步優(yōu)化。目前研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了少量的低溫SCR催化劑，主要采用共沉淀法、溶膠-凝膠法、浸漬法制備的MnO_x/CeO₂系列催化劑，并通過(guò)添加助劑提高催化劑抗水抗硫能力。

CN 109364989A公開(kāi)了一種改性Cu-SSZ-13催化劑及其制備方法和用途，所述發(fā)明使用酸溶液以及銨鹽作為處理劑，提高了分子篩的結(jié)晶度，降低分子篩中CuOx含量的同時(shí)暴露出更多的活性銅離子，并且有效地降低了銅鋁比，提高了催化劑的高溫活性與水熱穩(wěn)定性。然而所述催化劑的低溫活性并不十分理想，仍有較大的改進(jìn)空間。

CN 101879452A公開(kāi)了一種錳基低溫脫硝催化劑及其制備方法，所述催化劑以錳和鈰的氧化物為基礎(chǔ)，通過(guò)添加其他金屬氧化物作為助劑得到了活性較好的低溫脫硝催化劑，但是簡(jiǎn)單復(fù)合氧化物比表面積較低，對(duì)反應(yīng)的選擇性也較差，溫度稍高(150℃)會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，N₂的選擇性明顯下降；進(jìn)入中溫區(qū)(250℃)時(shí)，催化劑的活性開(kāi)始下降。

CN 100473456C公開(kāi)了一種用于鍋爐低溫?zé)煔獾腟CR脫硝的催化劑及制備方法，所述催化劑以活性炭纖維為載體，采用浸漬法在其上負(fù)載錳和鈰氧化物。所述催化劑中除錳和鈰的主催化成分，還添加有助催化劑成分鐵、銅、釩或鉻元素。所述發(fā)明制備的催化劑具有較大的表面積，對(duì)氣態(tài)物質(zhì)的吸附能力強(qiáng)，但是其缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度不足，催化劑不易成型。