一种Cu-SSZ-13催化剂及其一步水热制备方法和应用与流程

本发明涉及催化剂制备领域，特别涉及一种cu-ssz-13催化剂及其一步水热制备方法和应用。

背景技术：

1、柴油车尾气是大气污染物nox的主要来源之一，它会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等环境污染问题，严重威胁人类健康，因此限制柴油车尾气中nox排放尤为重要，目前国ⅵ标准对于柴油车尾气中nox排放十分严格，cu-ssz-13因其具有良好的nh3-scr催化反应活性，使得其成为满足柴油车尾气中nox排放国ⅵ标准的催化剂。

2、迄今为止商业化生产的cu-ssz-13，是由三甲基金刚烷基氢氧化胺合成的ssz-13，经过数个离子交换步骤得到cu-ssz-13催化剂，或者是由四乙烯五胺作为模板剂一步合成高cu负载量的cu-ssz-13，经过后处理得到cu负载量合适的cu-ssz-13催化剂([1]chevronresearchcompany.(1985-10-01).us4544538.[2]任利敏,张一波,曾尚景等.由新型铜胺络合物模板剂设计合成活性优异的cu-ssz-13分子筛[j].催化学报,2012,33(01):2103-2116.[3]yulongshanetal.precisecontrolofpost-treatmentsignificantlyincreaseshydrothermalstabilityofin-situsynthesizedcu-zeolitesfornh3-scrreaction,appliedcatalysisb:environmentalvolume266,2020,118655,issn0926-3373)，但是这些方法都有的缺点是制备流程太长，而且离子交换过程会产生很多的工业废水。

技术实现思路

1、商业化生产的cu-ssz-13存在制备方法流程太长，且离子交换过程会产生很多的工业废水的技术问题，为了解决上述问题，本发明以三甲基金刚烷基氢氧化胺和铜与四乙烯五胺络合物作为复合模板剂，一步水热法直接制备cu负载量合适的cu-ssz-13催化剂，无需额外后处理工艺，制备工艺简单，绿色环保。

2、本发明的技术方案为，一种cu-ssz-13催化剂，cu-ssz-13催化剂包括有活性组分cu和ssz-13载体，cu-ssz-13催化剂是通过cu源、硅源、铝源、碱和模板剂通过化学反应制得的。

3、一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，包括以下步骤：先后加入一定量cu源、硅源、铝源、碱和模板剂，通过搅拌处理、陈化处理后形成凝胶；然后将凝胶水热晶化处理得到cu-ssz-13催化剂，一步水热法中的晶化过程实现直接制备得到cu负载量合适的cu-ssz-13催化剂。

4、进一步地，cu源为五水合硫酸铜，硅源为硅溶胶，铝源为铝酸钠或者氢氧化铝或者拟薄水铝石，碱为氢氧化钠，模板剂为三甲基金刚烷基氢氧化胺和四乙烯五胺。

5、进一步地，形成的凝胶配比化学组成满足以下摩尔范围：sio2/al2o3＝5-50；oh-/sio2＝0.01-0.5；h2o/sio2＝5-60；r/sio2＝0.02-0.5，r为有机模板剂；cu-tepa/sio2＝0.001-0.5。

6、进一步地，水热晶化温度为130-180℃。

7、进一步地，水热晶化时间为1-5天。

8、进一步地，晶化后产物抽滤洗涤干净，然后过夜烘干，得到固态cu-ssz-13催化剂。

9、进一步地，将得到的固态cu-ssz-13催化剂在600℃下焙烧6小时，得到适合工业应用的cu-ssz-13催化剂。

10、一种cu-ssz-13催化剂应用，气体原料为氨气、一氧化氮、氧气、水蒸气和氮气，氨气浓度为500-600ppm，一氧化氮浓度为500ppm，氧气浓度为3％-10％，水蒸气浓度为5％-10％，其余为氮气，在上述气体原料条件下使用cu-ssz-13催化剂对nh3-scr进行催化反应。

11、本发明具有如下优点：本发明cu-ssz-13催化剂的制备方法为通过水热晶化法一步合成，避免了额外的离子交换过程，简化了工艺，降低成本，更加绿色环保；本发明因为同时使用三甲基金刚烷基氢氧化胺和cu与四乙烯五胺络合物作为混合模板剂，有利于降低三甲基金刚烷基氢氧化胺用量；本发明制备出的催化剂无杂相，铜含量与si/al调节范围宽，结晶粒径均一，形貌好，nh3-scr反应催化性能好。

技术特征：

1.一种cu-ssz-13催化剂，其特征在于，cu-ssz-13催化剂包括有活性组分cu和ssz-13载体，cu-ssz-13催化剂是通过cu源、硅源、铝源、碱和模板剂通过化学反应制得的。

2.一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，该方法用于制备权利要求1所述的一种cu-ssz-13催化剂，其特征在于，包括以下步骤：先后加入一定量cu源、硅源、铝源、碱和模板剂，通过搅拌处理、陈化处理后形成凝胶；然后将凝胶水热晶化处理得到cu-ssz-13催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，其特征在于，cu源为五水合硫酸铜，硅源为硅溶胶，铝源为铝酸钠或者氢氧化铝或者拟薄水铝石，碱为氢氧化钠，模板剂为三甲基金刚烷基氢氧化胺和四乙烯五胺。

4.根据权利要求2所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，其特征在于，形成的凝胶配比化学组成满足以下摩尔范围：sio2/al2o3＝5-50；oh-/sio2＝0.01-0.5；h2o/sio2＝5-60；r/sio2＝0.02-0.5，r为有机模板剂；cu-tepa/sio2＝0.001-0.5。

5.根据权利要求2所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，其特征在于，水热晶化温度为130-180℃。

6.根据权利要求2所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，其特征在于，水热晶化时间为1-5天。

7.根据权利要求2所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，其特征在于，晶化后产物抽滤洗涤干净，然后过夜烘干，得到固态cu-ssz-13催化剂。

8.根据权利要求7所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法，其特征在于，将得到的固态cu-ssz-13催化剂在600℃下焙烧6小时，得到适合工业应用的cu-ssz-13催化剂。

9.一种cu-ssz-13催化剂应用，该应用为权利要求2-8任意一项所述的一种cu-ssz-13催化剂的一步水热制备方法制备得到的cu-ssz-13催化剂的在nh3-scr催化中的应用，其特征在于，气体原料为氨气、一氧化氮、氧气、水蒸气和氮气，氨气浓度为500-600ppm，一氧化氮浓度为500ppm，氧气浓度为3％-10％，水蒸气浓度为5％-10％，其余为氮气，在上述气体原料条件下使用cu-ssz-13催化剂对nh3-scr进行催化反应。

技术总结
本发明涉及催化剂制备领域，尤其涉及一种Cu‑SSZ‑13催化剂及其一步水热制备方法和应用。本发明的一种Cu‑SSZ‑13催化剂，包括活性组分Cu和SSZ‑13载体；通过本发明的一种Cu‑SSZ‑13催化剂一步水热制备方法得到Cu含量可控，粒径分布均匀的Cu‑SSZ‑13催化剂，适用于NH<subgt;3</subgt;‑SCR的催化工作；活性组分Cu含量占0.1％‑6％。制备方法为：将Cu源、硅源、铝源、碱和模板剂混合搅拌后，一步水热晶化制得Cu‑SSZ‑13催化剂；将所得Cu‑SSZ‑13催化剂抽滤洗涤，干燥，焙烧，得到更适合工业应用的Cu‑SSZ‑13催化剂。本发明简单易得，无需多余离子交换步骤，属于绿色化学过程。

技术研发人员：余运波,申涛,杜金鹏,晏子頔,张严双,蔡琪琪,肖航,胡艳婷
受保护的技术使用者：江西中科鸿虔新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16