[發(fā)明專利]銅分子篩催化劑及其制備方法和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110437096.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN113198524B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱恒;張軍亮;宋錫濱;邢晶;孫文君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東國(guó)瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號(hào): B01J29/56
• 分類號(hào): B01J29/56;B01J29/76;B01J35/04;B01J37/30;B01D53/56;B01D53/94;B01D53/90
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 陳征

本發(fā)明涉及銅分子篩催化劑及其制備方法和用途，特別涉及負(fù)載銅的八元環(huán)小孔分子篩及其在移動(dòng)源尾氣處理過程中的用途。銅分子篩，其為負(fù)載銅的八元環(huán)小孔分子篩，所述銅分子篩中孤立Cu²⁺的質(zhì)量相對(duì)含量為x，Cu(OH)⁺的質(zhì)量相對(duì)含量為1?x，x為70％?90％；并且，所述銅分子篩中硅鋁比為8?21。本發(fā)明通過在銅型分子篩負(fù)銅過程中引入氨基酸，得到具有兩種不同銅物種即Cu(OH)⁺和孤立Cu²⁺的相對(duì)比例控制在優(yōu)化范圍內(nèi)的銅型分子篩，顯著地提高了催化性能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)用性的提升。

本申請(qǐng)是對(duì)申請(qǐng)日2021.01.29日，申請(qǐng)?zhí)?02110122611.3，發(fā)明名稱“銅分子篩催化劑及其制備方法和用途”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅分子篩催化劑及其制備方法和用途，特別涉及負(fù)載銅的八元環(huán)小孔分子篩及其在移動(dòng)源尾氣處理過程中的用途。

背景技術(shù)

分子篩作為一種性能優(yōu)異的固體酸催化劑，在石油煉制和化工過程中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。規(guī)整而均一的孔道結(jié)構(gòu)、與反應(yīng)物分子接近的孔道尺寸以及適宜的酸性是分子篩催化劑廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。向分子篩中引入金屬組分形成雙功能催化劑，依靠酸性中心和金屬中心的協(xié)同作用，這種催化劑在加氫、脫氫和重整等許多反應(yīng)過程中均表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。雙功能催化劑中常見的金屬組分有鎳、鈷、鐵和銅等過渡金屬。

近年來，過渡金屬負(fù)載的八元環(huán)小孔分子篩是最受關(guān)注的雙功能催化劑之一，目前已經(jīng)在移動(dòng)源尾氣脫硝過程中成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。由于其顯著的穩(wěn)定性，優(yōu)異的催化活性和抗碳?xì)浠衔镏卸拘阅埽@種雙功能催化劑具有更為廣闊的應(yīng)用前景。

CN110721736A公開了一種含銅分子篩-金屬氧化物復(fù)合型催化劑的制備方法，其首先采用溶膠凝膠過程制備出金屬氧化物的前驅(qū)體，然后借助浸漬過程將其按照特定比例與含銅分子篩復(fù)合，技術(shù)效果在于拓寬了催化劑還原氮氧化物的溫度窗口同時(shí)改善抗硫性能。與常規(guī)液相離子交換法制備銅型分子篩的技術(shù)方案相比，上述方法制備過程復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

上述雙功能催化劑的催化性能仍有待提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于銅分子篩催化劑，銅物種在分子篩中的化學(xué)狀態(tài)對(duì)其催化性能存在至關(guān)重要的影響，銅物種以特定化學(xué)狀態(tài)存在時(shí)，其催化性能顯著改善。

本發(fā)明一方面提供一種銅分子篩，其為負(fù)載銅的八元環(huán)小孔分子篩，所述銅分子篩中孤立Cu²⁺的質(zhì)量相對(duì)含量為x，Cu(OH)⁺的質(zhì)量相對(duì)含量為1-x，x為70％-90％；并且，所述銅分子篩中硅鋁比為8-21。

本發(fā)明人經(jīng)過大量的研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)制備方法所得銅分子篩中孤立Cu²⁺含量偏低，導(dǎo)致銅分子篩在NH₃-SCR反應(yīng)中的NO轉(zhuǎn)化率難以提升。本發(fā)明通過控制銅分子篩中兩種不同銅物種即Cu(OH)⁺和孤立Cu²⁺在上述質(zhì)量相對(duì)含量或相對(duì)比例范圍內(nèi)可以顯著地改善其催化性能，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)用性的提升。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述銅分子篩中，孤立Cu²⁺的質(zhì)量相對(duì)含量即x為70％-90％，可選為71％-87％，具體例如70％、71％、72％、74％、77％、80％、81％、83％、87％、90％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述銅分子篩中，Cu(OH)⁺的質(zhì)量相對(duì)含量可選自10％-30％，可選為13％-28％，具體例如10％、13％、17％、19％、20％、23％、26％、28％、29％、30％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述銅分子篩中，硅鋁比可為8-21，可選為8.3-20.4，具體例如8、8.24、8.30、13.73、13.89、14.28、18.10、20.32、20.40、20.41、21。