[發明專利]一種Cu-SSZ-13@SSZ-13核殼型分子篩及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011591221.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112279266B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 劉中清;王倩;趙峰;鄧兆敬
• 申請（專利權）人: 中化學科學技術研究有限公司
• 主分類號: C01B39/04
• 分類號: C01B39/04;C01B39/02;B01J29/76;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 北京嘉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11687
• 代理人: 楊波

本發明屬于分子篩合成技術領域，具體涉及一種Cu?SSZ?13@SSZ?13核殼型分子篩及其制備方法和應用，制備方法包括如下步驟：以Cu?四亞乙基五胺為第一模板劑，將第一模板劑、硅源、鋁源、堿源和水混合均勻，得到Cu?SSZ?13分子篩合成液；將硅源、鋁源、堿源、第二模板劑R和水混合均勻，得到SSZ?13分子篩合成液；將Cu?SSZ?13分子篩合成液轉移到高壓反應釜中，于120℃~200℃下晶化，之后將SSZ?13分子篩合成液轉移到高壓反應釜中，于120℃~200℃下繼續晶化，得到核殼型分子篩。核殼型分子篩在使用過程中減少了CuO顆粒的生成，提高了高溫下催化劑的水熱穩定性。

技術領域

本發明屬于分子篩合成技術領域，具體涉及一種Cu-SSZ-13@SSZ-13核殼型分子篩及其制備方法和應用。

背景技術

環境問題成為目前社會的熱點問題，其中氮氧化物對環境造成的危害日益顯著。氮氧化物作為一種主要的大氣污染物主要來源于工廠廢氣和機動車尾氣。其中，柴油車尾氣氮氧化物(NO_x)污染已經成為我國大氣污染中最突出的問題之一。在移動源脫硝中，氨氣選擇性催化還原(NH₃-SCR)消除氮氧化物(NO_x)以其高效、低成本的優勢成為目前最具潛力和最廣泛應用的脫硝技術。

SSZ-13是具有CHA拓撲結構的一種分子篩，其由AlO₄和SiO₄四面體通過氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元環結構的橢球形籠(0.73nm×1.2nm)和三維交叉孔道結構，孔道尺寸為0.38nm×0.38nm，其中，經Cu離子交換的Cu-SSZ-13催化劑在降低柴油機尾氣中氮氧化物(NO_x)的主要手段—氨選擇性催化還原(NH₃-SCR)技術—中表現出較寬的活性溫窗和優異的N₂選擇性，已在商業化應用中表現出廣闊的前景。

隨著柴油機后處理系統的不斷升級，尤其是在上游加入柴油機顆粒捕集器(DPF)之后，顆粒物的再生過程可高達800℃，因此，要求NH₃-SCR催化劑具有高水熱穩定性。Cu-SSZ-13催化劑中位于雙六元環面上及稍微扭曲變形的六元環中心的單核Cu²⁺是主要的活性位點（J.Phys.Chem.C,2012,116,4809-4818）。在苛刻的水熱條件下，水熱處理明顯降低了Cu-SSZ-13催化劑的比表面積和孔體積，引起孤立Cu²⁺向分子篩外部遷移形成聚集的CuO顆粒，使得催化劑活性降低甚至失活。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種Cu-SSZ-13@SSZ-13核殼型分子篩及其制備方法和應用，所述Cu-SSZ-13@SSZ-13核殼型分子篩具有高水熱穩定性，在苛刻的水熱條件下，能夠抑制Cu²⁺團聚為CuO，減弱催化劑的失活，在較寬和較高的反應溫度范圍(200～550℃)下，氮氧化物轉化率大于90%。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種Cu-SSZ-13@SSZ-13核殼型分子篩，以SiO₂/Al₂O₃摩爾比為5~100的Cu-SSZ-13分子篩為核相分子篩，以SiO₂/Al₂O₃摩爾比為5~100 的SSZ-13分子篩為殼相分子篩，所述Cu-SSZ-13分子篩的外圍包裹著所述SSZ-13分子篩。

優選的是，所述Cu-SSZ-13分子篩與所述SSZ-13分子篩的質量比為1/99~99/1。

上述任一方案中優選的是，所述Cu-SSZ-13分子篩與所述SSZ-13分子篩的質量比為50/50~80/20。