一种复合沸石SCR催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种复合沸石SCR催化剂及其制备方法与应用，所述复合沸石SCR催化剂包括Cu基沸石与第一氢型沸石；所述复合沸石SCR催化剂在≥300℃的条件下对NO

【技术实现步骤摘要】
一种复合沸石SCR催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于工业废气处理和环保催化材料
，涉及一种复合沸石SCR催化剂，尤其涉及一种复合沸石SCR催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]以柴油机为主要动力来源的公路货运和水路货运分别占比我国货运总量的73.0％和15.9％，在今后相当长时间内仍然无法被完全取代。为降低二氧化碳排放，柴油机需要进一步提升热效率和燃油经济性，但伴随的往往是柴油机原机热力型NO
x
排放的进一步提升。因此，需要进一步提升后处理系统对NO
x
的净化效率，以消除因提升燃油效率而产生的大量NO
x
，从而实现柴油机的碳污协同减排。净化柴油车和柴油机的NO
x
排放的主要技术手段是利用氨气(NH3)作为还原剂对氮氧化物进行选择性催化还原为N2(NH3‑
SCR)，其核心是采用高性能的NH3‑
SCR催化剂。目前Cu
‑
CHA沸石分子筛是常用的商业催化剂，为了保证其稳定性，通常采用的是高硅沸石催化剂，然而高硅沸石催化剂的低温NH3‑
SCR催化活性有限。同时，一些富铝型的沸石分子筛催化剂具有优异的NH3‑
SCR催化活性，但是由于其稳定性较差，限制了其应用。
[0003]CN110546108A公开了一种结晶含铜小孔硅铝酸盐沸石，该结晶含铜小孔硅铝酸盐沸石具有八个四面体原子的最大孔径，含有以CuO计算并基于相应沸石的总重量计的2重量％至7重量％的铜，并且含有以纯金属计算并基于所述沸石的总重量计的总量为0.1重量％至0.4重量％的碱金属阳离子，并且具有320m2/g至750m2/g的BET表面积。此外，本专利技术公开了用于制备所述沸石的方法，所述方法包括制备含水反应混合物，所述含水反应混合物包含八面沸石骨架类型的沸石、铜
‑
四亚乙基戊胺(Cu
‑
TEPA)和至少一种化合物M(OH)
X
，其中x选自锂、钠、钾、铷和铯；以及加热所述反应混合物以形成含铜小孔沸石。但是，该结晶含铜小孔硅铝酸盐沸石在低温下的SCR催化活性较低，无法满足节能减排的要求。
[0004]CN104066508A公开了一种催化剂，其优选用于选择性催化还原(SCR)中，所述催化剂包含一种或多种BEA结构类型的沸石，一种或多种CHA结构类型的沸石以及任选的一种或多种MFI结构类型的沸石，其中所述一种或多种BEA结构类型的沸石的至少一部分含有铁(Fe)，其中所述一种或多种CHA结构类型的沸石的至少一部分含有铜(Cu)，且其中所述任选的一种或多种MFI结构类型的沸石的至少一部分含有铁(Fe)。此外，该专利技术涉及一种包含所述催化剂的废气处理系统以及一种使用所述催化剂处理包含NO
x
的气流的方法。但是，该催化剂的成分复杂且制备成本较高。
[0005]CN111068763A公开了一种二甲醚羰基化制醋酸甲酯催化剂及其制备方法，以及醋酸甲酯的合成方法，主要解决现有技术中的催化剂造成副产物低碳烃(C1～C4烷烃，C1～C4烯烃)选择性高和主产物醋酸甲酯收率低的技术问题。通过采用二甲醚羰基化制醋酸甲酯的催化剂，包括载体和活性组分；所述载体包括氢型沸石分子筛；以催化剂的体积计，所述活性组分包括：(1)Cu或Cu氧化物，以Cu计，大于0g/L且20g/L以下；(2)镧系元素氧化物，以镧系元素计，大于0g/L且20g/L以下的技术方案，取得了较好的效果，可用于二甲醚羰基化
制醋酸甲酯的工业生产中。但是，该二甲醚羰基化制醋酸甲酯催化剂及其制备方法中需要用到镧系元素氧化物，这造成二甲醚羰基化制醋酸甲酯催化剂的制备成本较高。
[0006]目前公开的SCR催化剂都有一定的缺陷，存在着低温NH3‑
SCR催化活性较低、热稳定性较差、成分复杂且制备成本较高的问题。因此，开发设计一种新型的复合沸石SCR催化剂及其制备方法与应用至关重要。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合沸石SCR催化剂及其制备方法与应用，本专利技术所述复合沸石SCR催化剂用于氨气选择性催化还原氮氧化物技术，所述复合沸石SCR催化剂的成分简单、制备成本低、催化性能较强且具有较好的水热稳定性。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种复合沸石SCR催化剂，所述复合沸石SCR催化剂包括Cu基沸石与第一氢型沸石；
[0010]所述复合沸石SCR催化剂在≥300℃的条件下对NO
x
的净化效率≥80％；
[0011]所述复合沸石SCR催化剂在750～950℃的条件下水热处理10～16h，水热老化处理后的复合沸石SCR催化剂在≥300℃下对NO
x
的净化效率为≥60％。
[0012]本专利技术所述NO
x
是指氮氧化物，所述氮氧化物包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括N2O与NO的组合，NO与NO2的组合，NO2与N2O3的组合，N2O3与N2O4的组合，N2O4与N2O5的组合，N2O、NO与NO2的组合，或NO2、N2O3、N2O4与N2O5的组合。
[0013]本专利技术所述第一氢型沸石的催化活性较差，所述Cu基沸石的催化活性较强；所述复合沸石SCR催化剂中包括Cu基沸石与第一氢型沸石，所述复合沸石SCR催化剂具有与同样质量的Cu基沸石相近的催化性能；同时，所述复合沸石SCR催化剂的热稳定性优于同样质量的Cu基沸石。
[0014]本专利技术所述复合沸石SCR催化剂用于氨气选择性催化还原氮氧化物技术，所述复合沸石SCR催化剂的成分简单、制备成本低、催化性能较强且具有较好的水热稳定性。
[0015]本专利技术所述Cu基沸石与氢型沸石的复合催化剂具备优异水热稳定性的原因在于氢型沸石中存在大量空余铝位，与Cu基沸石复合后，Cu沸石中的Cu
2+
迁移到氢型沸石中，有利于维持分子筛骨架的稳定性；而在普通SCR催化剂中，由于铜物种发生团聚生成大颗粒CuO
x
，导致其水热稳定性较差。故在本专利技术中的Cu基沸石与氢型沸石的复合催化剂的水热稳定性要优于普通SCR催化剂。
[0016]优选地，所述Cu基沸石与第一氢型沸石的质量比为(3～30):3，例如可以是3:3、5:3、7:3、9:3、10:3、12:3、14:3、16:3、18:3、20:3、22:3、24:3、26:3、28:3或30:3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为(6～15):3；当Cu基沸石与第一氢型沸石的质量比偏低时，会导致NO
x
转化效率降低，这是由于存在较多的氢型沸石，催化剂中活性位点含量较少，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合沸石SCR催化剂，其特征在于，所述复合沸石SCR催化剂包括Cu基沸石与第一氢型沸石；所述复合沸石SCR催化剂在≥300℃的条件下对NO
x
的净化效率≥80％；所述复合沸石SCR催化剂在750～950℃的条件下水热处理10～16h，水热处理后的复合沸石SCR催化剂在≥300℃下对NO
x
的净化效率为≥60％。2.根据权利要求1所述的复合沸石SCR催化剂，其特征在于，所述Cu基沸石与第一氢型沸石的质量比为(3～30):3，优选为(6～15):3。3.一种如权利要求1或2所述复合沸石SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：混合Cu基沸石与第一氢型沸石，得到所述复合沸石SCR催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Cu基沸石的结构类型包括CHA、AEI、KFI、LTA、AFX、ERI、GIS、LEV、RTH、RHO或SFW中的任意一种或至少两种的组合；优选地，以Cu基沸石的质量为基准，所述Cu基沸石中含有质量分数不低于2.4wt％的Cu；优选地，所述Cu基沸石中二氧化硅与氧化铝的摩尔比为(5～20):1。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述第一氢型沸石的结构类型包括CHA、AEI、KFI、LTA、AFX、ERI、GIS、LEV、RTH、RHO或SFW中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一氢型沸石中二氧化硅与氧化铝的摩尔比不低于Cu基沸石中二氧化硅与氧化铝的摩尔比。6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括液液混合、固液混合或固固混合中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述固固混...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，单玉龙，陈俊林，石晓燕，余运波，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：