一种Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法和用途

文档序号:1750109 发布日期:2019-11-29 浏览:42次 >En<

阅读说明:本技术 一种Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法和用途 (A kind of Cu-SSZ-39 molecular sieve and its preparation method and application ) 是由 贺泓 杜金鹏 单玉龙 余运波 石晓燕 于 2019-09-20 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法和用途;所述Cu-SSZ-39分子筛的制备过程中采用beta分子筛作为硅源和铝源,将其与含氮有机模板剂、水、铜源、四乙烯五胺和碱源混合,晶化,焙烧,得到所述Cu-SSZ-39分子筛,本发明所述方法采用上述原料经一步水热反应制备得到所述Cu-SSZ-39分子筛,其具有良好的NH&lt;Sub&gt;3&lt;/Sub&gt;-SCR催化活性和氮气选择性,同时具有水热稳定性良好和耐高空速的能力,且其制备过程的原料beta分子筛来源广泛,成本较低,从而具备一定的经济效益和环境效益。(The present invention relates to a kind of Cu-SSZ-39 molecular sieves and its preparation method and application;Using beta molecular sieve as silicon source and silicon source in the preparation process of the Cu-SSZ-39 molecular sieve, it is mixed with nitrogenous organic formwork agent, water, copper source, tetraethylenepentamine and alkali source, crystallization, roasting, obtain the Cu-SSZ-39 molecular sieve, the Cu-SSZ-39 molecular sieve is prepared through a step hydro-thermal reaction using above-mentioned raw materials in the method for the invention, with good NH 3 - SCR catalytic activity and nitrogen selective, while having hydrothermal stability well and the ability of resistance to high-speed, and the raw material beta molecular sieve of its preparation process is from a wealth of sources, cost is relatively low, to have certain economic benefit and environmental benefit.)

一种Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及催化材料领域,尤其涉及一种Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法和用途。

背景技术

氮氧化物是大气中一种重要的污染物,会引起光化学烟雾、酸雨和灰霾等一系列环境问题,其主要来源于移动源尾气和固定源化石燃料的燃烧排放。NH3选择性催化还原氮氧化物技术(NH3-Selective Catalytic Reduction,NH3-SCR)被广泛应用于移动源尾气和固定源烟气中氮氧化物的净化。其具有氮氧化物转化效率高,N2选择性生成高,对环境不产生二次污染等优点。

V2O5-WO3(MoO3)-TiO2催化剂和金属离子(如:铜、铁)负载的分子筛型(如:ZSM-5分子筛、beta分子筛)催化剂均可作为NH3-SCR催化剂,但存在温度操作窗口窄,高温N2选择性差,热稳定性差等缺点。尤其在满足我国国六标准的柴油车尾气后处理系统中,SCR系统需要前置颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF),DPF再生过程中会将下游SCR催化剂置于高温高湿环境中,因此SCR催化剂还需具有优异的水热稳定性。

近年来,以CHA构型为代表的Cu基小孔分子筛(Cu-SSZ-13)由于其在NH3-SCR反应中具有优异的NH3-SCR活性和水热稳定性,受到了学术界和工业界的广泛关注。如CN107115888A和CN109364989A等均公开了关于CHA构型分子筛催化剂的制备、改性和在NH3-SCR领域的应用。但目前以CHA为构型的分子筛仍具有价格昂贵,水热稳定性有待提高的问题。具有CHA构型的Cu-SSZ-13分子筛催化剂经过850℃水热老化处理之后,NH3-SCR活性明显降低。

CN108097301A公开了一种Cu-SSZ-39分子筛的制备方法和用途,其载体采用高硅Y分子筛作为转晶材料,然而目前常规方法无法合成高硅(硅铝比大于6)Y分子筛,其制备通常需要水热条件下脱铝补硅等复杂的后处理过程。繁杂的合成过程、大量的结晶度的损失和该过程产生的环境污染问题使得Y分子筛作为转晶材料受到限制,因此开发其它分子筛通过晶内转化为SSZ-39分子筛的制备方法具有重要意义。同时,传统合成法制备的SSZ-39载体需要经过铵离子和Cu离子交换后才能得到可用于NH3-SCR反应的Cu-SSZ-39催化剂,该过程操作复杂,浪费能源。

因此,开发一种简便的制备Cu-SSZ-39分子筛的方法,并将其用于固定源、移动源脱硝领域具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Cu-SSZ-39分子筛及其制备方法和用途;所述Cu-SSZ-39分子筛的制备过程中采用beta分子筛作为硅源和铝源,将其与含氮有机模板剂、水、铜源、四乙烯五胺(Tetraethylenepentamine,TEPA)和碱源混合,晶化,焙烧,得到所述Cu-SSZ-39分子筛,本发明所述方法采用上述原料经一步水热反应制备得到所述Cu-SSZ-39分子筛,其具有良好的NH3-SCR催化活性和氮气选择性,同时具有水热稳定性良好和耐高空速的能力,且其制备过程的原料beta分子筛来源广泛,成本较低,从而具备一定的经济效益和环境效益。

为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:

第一方面,本发明提供了一种Cu-SSZ-39分子筛的制备方法,所述方法包括将beta分子筛、含氮有机模板剂、水、铜源、TEPA和碱源混合,得到硅铝凝胶,晶化,之后焙烧,得到所述Cu-SSZ-39分子筛;

所述beta分子筛与碱源的质量比为1:0.05-1:0.3,例如1:0.07、1:0.09、1:0.13、1:0.15、1:0.19、1:0.21、1:0.25或1:0.29等。

本发明所述方法采用beta分子筛作为转晶材料,经一步水热法制备得到Cu-SSZ-39分子筛,从而避免了采用Y分子筛作为硅源和铝源过程中,后处理成本高昂、产生污染物质等问题,同时省去了将Cu负载在SSZ-39的过程,进一步简化了制备方法。

所述Cu-SSZ-39分子筛具备AEI构型。

本发明所述Cu-SSZ-39分子筛是以SSZ-39分子筛为载体的过渡金属基催化剂,其具备AEI构型,其是以四元环、六元环和八元环为基本组成单元的三维孔道分子筛,起沿a轴、b轴、c轴三个方向扩散的孔道直径分别为0.38nm、0.38nm、0.36nm,其特定的孔道结构决定了其在NH3-SCR领域有良好的应用前景。

本发明所述方法以beta分子筛作为载体,其为具有BEA构型的硅铝分子筛,具有广泛的硅铝比,可作为具有AEI构型分子筛的硅源、铝源。因稳定态的AEI分子筛硅铝比较固定,因此具有合适硅铝比的分子筛作为转晶材料至关重要。同时beta分子筛和含氮有机模板机结合后,稳定性能量高于AEI分子筛与含氮有机物模板机的结合,因此从能量的角度来讲其可作为AEI合成的转晶材料。

本发明通过限定特定的原料配比、晶化条件及焙烧温度,使得所述方法制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其具有宽的温度窗口,尤其是其抗高空速的能力,在400,000h-1空速下,在250℃-500℃范围内仍能保持对氮氧化物70%以上的去除率,非常适用于柴油车尾气后处理等高空速的环境,且其具有优异的氮气选择性,在200℃-550℃的温度范围内均保持90%以上的氮气选择性。

本发明通过限定特定的原料配比、晶化条件及焙烧温度,使得所述方法制备得到的Cu-SSZ-39分子筛具备优异的水热稳定性,相较于新鲜的Cu-SSZ-39分子筛,将所述Cu-SSZ-39分子筛在750℃条件下进行水热老化处理16h后,其在250℃-500℃的温度范围内氮氧化物去除率的下降≤5%,同时氮气选择性在200℃-550℃的温度范围内的下降≤2%,从而说明本发明所述Cu-SSZ-39分子筛具有优异水热稳定性。

优选地,所述将beta分子筛、含氮有机模板剂、水、铜源、TEPA和碱源混合的方法包括将beta分子筛和含氮有机模板剂混合在水中,再加入铜源和TEPA,之后加入碱源混合。

优选地,所述含氮有机模板剂包括N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶、2,6-二甲基-5-氮鎓螺-[4.5]-癸烷、N,N-二乙基-2-乙基哌啶、N-乙基-N-丙基-2,6-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基-2,6-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基-2-乙基哌啶、2,5-二甲基-N,N-二乙基吡咯、2,6-二甲基-N,N-二甲基哌啶、3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶、2-乙基-N,N-二甲基哌啶、2,2,6,6-四甲基-N-甲基-N-乙基哌啶、N-环辛烷基-吡啶、2,2,6,6-四甲基-N,N-二甲基哌啶或N,N-二甲基-N,N-双环壬烷中的任意一种或至少两种的组合,所述组合示例性的包括N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶和2,6-二甲基-5-氮鎓螺-[4.5]-癸烷的组合,N,N-二乙基-2-乙基哌啶和N-乙基-N-丙基-2,6-二甲基哌啶的组合、N-甲基-N-乙基-2,6-二甲基哌啶和N-甲基-N-乙基-2-乙基哌啶的组合、2,5-二甲基-N,N-二乙基吡咯和2,6-二甲基-N,N-二甲基哌啶的组合、3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶和2-乙基-N,N-二甲基哌啶的组合、2,2,6,6-四甲基-N-甲基-N-乙基哌啶和N-环辛烷基-吡啶的组合或2,2,6,6-四甲基-N,N-二甲基哌啶和N,N-二甲基-N,N-双环壬烷的组合等;优选为N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶和/或3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶。

本发明采用上述含氮有机模板剂作为晶化反应的模板剂,其特征在于此类有机物均含有环状结构且分子大小适中,在Cu-SSZ-39分子筛合成过程中起到结构导向和填充作用;此外,此类有机物在水溶液中均带电荷,在Cu-SSZ-39分子筛合成过程中起到电荷填充作用。

优选地,所述含氮有机模板剂通过下述方法制备得到,所述方法包括:将模板剂前驱体、碘乙烷、碳酸氢钾和溶剂混合,进行反应,分离,离子交换,得到所述含氮有机模板剂。

本发明所述含氮有机模板剂的制备过程采用模板剂前驱体、碘乙烷、碳酸氢钾和溶剂混合反应,之后得到所述含氮有机模板剂的碘化物,将所述含氮有机模板剂的碘化物分离出来后,经离子交换得到所述含氮有机模板剂。

本发明所述模板前驱体为含氮有机模板剂合成必要的前体物质,两者均含有哌啶结构,但取代基团不同,模板前驱体通过取代反应可以得到所需含氮有机模板剂。优选地,所述溶剂为甲醇。

优选地,所述反应为在搅拌条件下进行回流反应。

优选地,所述分离的方法包括将反应产物旋转蒸发除去溶剂及碘乙烷,加入氯仿,固液分离,得到混合溶液,之后除去氯仿,重结晶。

本发明所述分离步骤中,旋转蒸发除去溶剂和未反应的碘乙烷,之后加入氯仿,溶解其中的有机物,将固体分离除去,之后除去其中的氯仿,然后经重结晶得到含氮有机模板剂的碘盐。

优选地,所述除去氯仿的方法包括旋转蒸发。

优选地,所述重结晶采用的溶剂为乙醇和***。

本发明所述重结晶过程选用乙醇和***的混合液中,其重结晶效果最佳,其中乙醇的作用为溶解原料,***的作用为重结晶。

优选地,所述离子交换的方法包括将重结晶产物分散在水中,之后与氢氧型阳离子树脂进行离子交换,得到所述含氮有机模板剂。

优选地,所述含氮有机模板剂为N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶,其采用的模板剂前驱体为顺-2,6-二甲基哌啶。

优选地,含氮有机模板剂为3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶,其采用的模板剂前驱体为3,5-二甲基哌啶。

优选地,所述模板剂前驱体与溶剂的质量比为1:(2-5),例如1:2.5、1:3、1:3.5、1:4或1:4.5等。

优选地,所述模板剂前驱体与碘乙烷的质量比为1:(3-7),例如1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6或1:6.5等。

优选地,所述模板剂前驱体与碳酸氢钾的质量比为1:(1-3),例如1:1.5、1:2或1:2.5等。

优选地,所述模板剂前驱体、碘乙烷、碳酸氢钾和溶剂的质量比为1:(3-7):(1-3):(2-5),例如1:3.5:2.5:2.5、1:5:2:3或1:6.5:1.5:4.5等,优选为1:(5-6):(1.5-2):(3-3.75)。

优选地,所述回流反应的温度为45-60℃,例如48℃、50℃、52℃、55℃或58℃等。

优选地,所述回流反应的时间为3-7天,例如3.5天、4天、4.5天、5天、5.5天、6天或6.5天等。

优选地,所述beta分子筛的硅铝比为5-30,例如6、8、10、12、15或18等,优选为10-15。

本发明所述方法中采用的beta分子筛的硅铝比为5-30,其可提供合适含量的硅源和铝源,当硅铝比<5时,铝含量过高,硅含量不足,无法合成稳定的AEI构型分子筛,当硅铝比>30时,硅含量过高,骨架稳定性过高,beta分子筛结构难以分解。

本发明所述铜源、TEPA在水溶液中可以形成的铜氨络合物,其可与含氮有机模板剂共同作为beta分子筛为原料的晶化反应的模板剂,从而促使其转化为Cu-SSZ-39分子筛,其所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素以离子态Cu的形式存在,且高度分散,从而使得催化反应具备优异的催化活性。

优选地,所述铜源包括硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜、氯化铜,优选为硫酸铜。

优选地,所述碱源包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠,优选为氢氧化钠。

优选地,所述beta分子筛与含氮有机模板剂的质量比为1:0.2-1:0.4,例如:1:0.22、1:0.25、1:0.3、1:0.35或1:0.38,优选为1:0.25-1:0.35。

优选地,所述beta分子筛与水的质量比为1:2-1:6,例如:1:2、1:3、1:4、1:5或1:6,优选为1:3-1:5。

优选地,所述beta分子筛与所述铜源的质量比为1:0.01-1:0.2,例如:1:0.01、1:0.05、1:0.1、1:0.15或1:0.2,优选为1:0.02-1:0.15。

优选地,所述beta分子筛与TEPA质量比为:1:0.02-1:0.15,例如:1:0.02、1:0.05、1:0.1或1:0.15,优选为1:0.05-1:0.12。

优选地,所述beta分子筛与碱源的质量比为1:0.14-1:0.2,例如1:0.15、1:0.17或1:0.19等。

优选地,所述beta分子筛、含氮有机模板剂、水、铜源、TEPA和碱源的质量比为1:(0.2-0.4):(2-6):(0.01-0.2):(0.02-0.15):(0.05-0.3),优选为1:(0.25-0.35):(3-5):(0.02-0.15):(0.05-0.12)(0.14-0.2)。

优选地,所述晶化为动态晶化。

优选地,所述晶化的方法包括将硅铝凝胶进行水热处理。

优选地,所述水热处理的时间为36-96h,例如40h、50h、60h、70h、80h或90h等。

优选地,所述水热处理的温度为110-150℃,例如120℃、130℃、140℃或145℃等。

本发明所述晶化的过程中控制水热反应的温度在110-150℃,其有利于具有AEI构型分子筛的形成,当温度<110℃,能量不足够beta分子筛的转化;当晶化温度>150℃,不利于AEI构型分子筛的生长,生成杂相较多。

优选地,所述晶化之后,焙烧之前,还包括将晶化产物进行固液分离,之后烘干。

优选地,所述固液分离的方法包括过滤或离心。

优选地,所述烘干的温度为80-120℃,例如90℃、100℃、110℃或115℃等,优选为90-100℃。

优选地,所述烘干的时间为10-36h,例如13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、25h或30h等,优选为12-20h。

优选地,所述焙烧的温度为550-700℃,例如570℃、600℃、640℃、660℃或680℃等,优选为600-650℃。

优选地,所述焙烧的时间为4-10h,例如6h、7h、8h或9h等,优选为6-8h。

作为本发明优选的技术方案,所述方法包括以下步骤:

(1)将beta分子筛、含氮有机模板剂、水、铜源、TEPA和氢氧化钠混合,搅拌,得到硅铝凝胶;所述含氮有机模板剂包括N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶、2,6-二甲基-5-氮鎓螺-[4.5]-癸烷、N,N-二乙基-2-乙基哌啶、N-乙基-N-丙基-2,6-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基-2,6-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基-2-乙基哌啶、2,5-二甲基-N,N-二乙基吡咯、2,6-二甲基-N,N-二甲基哌啶、3,5-二甲基-N,N-二甲基哌啶、2-乙基-N,N-二甲基哌啶、2,2,6,6-四甲基-N-甲基-N-乙基哌啶、N-环辛烷基-吡啶、2,2,6,6-四甲基-N,N-二甲基哌啶或N,N-二甲基-N,N-双环壬烷中的任意一种或至少两种的组合;

所述含氮有机模板剂通过下述方法制备得到,所述方法包括以下步骤:

(a)将模板剂前驱体、碘乙烷、碳酸氢钾和甲醇混合,在45-60℃下进行回流反应3-7天;

(b)将步骤(a)的回流反应的产物蒸发除去溶剂和碘乙烷,之后加入氯仿,固液分离除去固体,得到混合溶液;

(c)将步骤(b)得到的混合溶液进行旋转蒸发除去氯仿,用乙醇和***进行重结晶;

(d)将步骤(c)重结晶的产物溶于水中与氢氧型阳离子树脂进行离子交换,得到所述含氮有机模板剂;

(2)将步骤(1)的产物在110-150℃的温度下进行水热处理36-96h;

(3)将步骤(2)的产物进行固液分离,80-120℃下干燥10-36h;

(4)将步骤(3)的产物在550-700℃下焙烧4-10h,得到所述Cu-SSZ-39分子筛。

第二方面,本发明提供了一种如第一方面所述方法制备得到的Cu-SSZ-39分子筛,所述Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为1-10wt.%,例如1.5wt.%、3wt.%、5wt.%、7wt.%或9wt.%等,优选为2-5wt.%。

优选地,所述Cu-SSZ-39分子筛具有AEI构型。

优选地,所述Cu-SSZ-39分子筛的比表面积为350-800m2/g,例如400m2/g、450m2/g、500m2/g、550m2/g、600m2/g、700m2/g或750m2/g等。

优选地,所述Cu-SSZ-39分子筛的硅铝比为3-30,例如5、8、10、15、20或27等,优选为5-12。

第三方面,本发明提供了一种如第二方面所述的Cu-SSZ-39分子筛的用途,所述Cu-SSZ-39分子筛用于固定源烟气和/或移动源尾气中氮氧化物的脱除。

相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明所述Cu-SSZ-39分子筛的制备过程采用beta分子筛作为转晶材料,将其与含氮有机模板剂、水、铜源、TEPA和碱源混合反应,一步法得到本发明所述Cu-SSZ-39分子筛,其制备过程简单,产率高,原料无毒无害,不会对人和环境造成危害;

(2)本发明所述方法通过调节特定的原料配比、晶化及焙烧条件使得制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其具有高的氮氧化物去除率及氮气选择性,且尤其适用于高空速下的氮氧化物脱除,其在400,000h-1空速下,在250℃-500℃的温度范围内,其具有对氮氧化物70%以上的去除率,同时,其还具备高的氮气的选择性,在200℃-550℃的温度范围内均保持90%以上的氮气选择性;

(3)本发明所述方法通过调节特定的原料配比、晶化及焙烧条件使得制备得到的Cu-SSZ-39分子筛具有优异的水热稳定性,相较于新鲜的Cu-SSZ-39分子筛,将所述Cu-SSZ-39分子筛在750℃条件下水热老化处理16h后,其在250℃-500℃温度范围内氮氧化物去除率的下降≤5%;同时氮气选择性在200℃-550℃的温度范围内的下降≤2%,从而说明本发明所述Cu-SSZ-39分子筛具有优异水热稳定性,适用于柴油车尾气后处理系统当中;

(4)本发明所述方法的采用beta分子筛作为转晶材料,其成本较低,具有一定的经济效益。

附图说明

图1是本发明实例1制备的到的新鲜的Cu-SSZ-39分子筛的XRD图;

图2是本发明实施例1制备得到的新鲜的Cu-SSZ-39分子筛在不同空速下的氮氧化物去除率曲线;

图3是本发明实施例1制备得到的新鲜的Cu-SSZ-39分子筛在不同空速下的氮气选择性;

图4是本发明实施例1制备得到的新鲜的Cu-SSZ-39分子筛经水热老化处理后在不同空速下的氮氧化物去除率曲线;

图5是本发明实施例1制备得到的新鲜的Cu-SSZ-39分子筛经水热老化处理后在不同空速下的氮气选择性。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例采用的含氮有机模板剂为N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶,其制备方法包括以下步骤:

(a)将40g顺-2,6-二甲基哌啶、240g碘乙烷、80g碳酸氢钾和150g甲醇混合,在50℃下进行搅拌回流反应4天;

(b)将步骤(a)的回流反应的产物旋转蒸发除去液体,之后加入氯仿溶解,抽滤除去固体,得到混合溶液;

(c)将步骤(b)得到的混合溶液进行旋转蒸发除去氯仿,之后加入乙醇和***进行重结晶,得到N,N-二乙基-顺-2,6-二甲基哌啶碘盐粉末;

(d)将步骤(c)重结晶的产物溶于水中与氢氧型阳离子树脂进行离子交换,得到所述含氮有机模板剂,所述含氮有机模板剂为N,N-二乙基-2,6-二甲基哌啶。

本实施例中Cu-SSZ-39分子筛的制备方法:

(1)将0.3g上述含氮有机模板剂加入4g去离子水中、之后加入1g beta分子筛(硅铝比为11),搅拌1h,之后加入0.06g硫酸铜、0.05gTEPA,搅拌1h,加入0.2g氢氧化钠,搅拌过夜,得到硅铝凝胶;

(2)将步骤(1)的产物置于反应釜中,在140℃的温度下进行水热处理72h;

(3)将步骤(2)的产物进行固液分离,100℃下干燥12h;

(4)将步骤(3)的产物在600℃下焙烧6h,得到所述具有AEI构型的Cu-SSZ-39分子筛原粉。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为2.2%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛的X射线衍射曲线如图1所示,由图可以看出,本实施例制备得到的产物为具有AEI构型的Cu-SSZ-39分子筛,其衍射峰位置均为AEI构型分子筛标准特征峰。

将本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,测试其在100,000h-1、200,000h-1和400,000h-1条件下的氮氧化物去除率和氮气选择性,其测试结果如图2和图3所示,由图可以看出,三种测试条件下,在250-550℃的温度范围内,氮氧化物的去除率都在80%以上;同时,其具有优异的氮气选择性,其在200-550℃的温度范围内,其氮气选择性在95%以上;

为验证本申请所述Cu-SSZ-39分子筛的水热稳定性,将所述新鲜Cu-SSZ-39分子筛在750℃条件下进行16h的水热老化处理,之后测试经水热老化后的Cu-SSZ-39分子筛对氮氧化物的去除率及对氮气的选择性,其测试结果如图4和图5所示,由图可以看出,经水热老化处理后,其在250-500℃的温度区间内,对氮氧化物的去除率在80%以上,且其在200-550℃的温度区间内对氮气的选择性在95%以上。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于,将步骤(a)中模板剂前驱体由顺-2,6-二甲基哌啶等质量的替换为顺-3,5-二甲基哌啶,beta分子筛的硅铝比为11,其他条件与实施例1相比完全相同。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为2.2%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在200-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率在80%以上,且在200-550℃的温度区间内,对氮气的选择性在95%以上。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于,将步骤(a)中甲醇的加入量替换为120g、碘乙烷的加入量替换为220g,碳酸氢钾的加入量替换为60g,其他条件与实施例1相比完全相同。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为2.2%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在200-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率在70%以上,且在200-550℃的温度区间内,对氮气的选择性在95%以上。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于,步骤(1)中硫酸铜的加入量替换为0.04g,TEPA的加入量替换为0.04g,其他条件与实施例1相比完全相同。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为1.5%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率在70%以上,且在200-550℃的温度区间内,对氮气的选择性在95%以上。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于,步骤(1)中beta分子筛的加入量替换为0.9g,其他条件与实施例1相比完全相同。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为2.3%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率在70%以上,且在200-550℃的温度区间内,对氮气的选择性在95%以上。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于,步骤(2)中水热处理的时间替换为96h,其他条件与实施例1相比完全相同。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为2.2%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率在80%以上,且在200-550℃的温度区间内,对氮气的选择性在95%以上。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于,步骤(4)中焙烧的温度替换为650℃,其他条件与实施例1相比完全相同。

本实施例所得Cu-SSZ-39分子筛中Cu元素的质量百分含量为2.2%。

本实施例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率在70%以上,且在200-550℃的温度区间内,对氮气的选择性在95%以上。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于,将步骤(a)中甲醇的加入量替换为4g、碘乙烷的加入量替换为80g,碳酸氢钾的加入量替换为30g,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例无法制备得到具有AEI构型的Cu-SSZ-39分子筛。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于,步骤(1)中氢氧化钠的加入量替换为0.03g,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率最高仅为30%,催化效率低。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于,步骤(1)中氢氧化钠的加入量替换为0.4g,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率最高仅为30%,催化效率低。

本对比例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛中存在杂相,从而使得所述Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原NOx的催化剂时,其催化活性明显下降。

对比例4

本对比例与实施例1的区别在于,步骤(2)中水热处理的时间替换为12h,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在350-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率最高仅为30%,催化效率低。

本对比例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛中存在杂相,从而使得所述Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原NOx的催化剂时,其催化活性明显下降。

对比例5

本对比例与实施例1的区别在于,步骤(2)中水热处理的时间替换为200h,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在350-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率最高仅为40%,催化效率低。

本对比例制备得到的Cu-SSZ-39分子筛中存在杂相,从而使得所述Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原NOx的催化剂时,其催化活性明显下降。

对比例6

本对比例与实施例1的区别在于,步骤(4)中焙烧的温度替换为450℃,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率最高仅为60%,催化效率低。

本对比例所述方法中的焙烧温度过低,使得所得产物中模板剂无法通过焙烧完全去除,从而造成所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂时,其催化性能明显下降。

对比例7

本对比例与实施例1的区别在于,步骤(4)中焙烧的温度替换为90℃,其他条件与实施例1相比完全相同。

本对比例所得Cu-SSZ-39分子筛作为氨气选择性催化还原氮氧化物的催化剂,其在250-500℃的温度区间内,氮氧化物的去除率最高仅为20%,催化效率低。

性能测试方法:

将实施例和对比例部分制备得到的Cu-SSZ-39分子筛原粉进行压片、研碎、过筛,取20-40目颗粒样品用于氮氧化物去除率和氮气选择性测试;

氮氧化物去除率测试,测试条件如下所示:[NO]=[NH3]=500ppm,[O2]=[H2O]=5%,N2作为平衡气,反应气体总流量为250mL/min,反应温度范围为150℃-550℃,每个温度反应停留1h至反应平衡。反应物NH3、NO及反应副产物NO2、N2O浓度均由红外Thermo IS10测得;催化剂用量分别为120mg、60mg和30mg,对应空速分别为100,000h-1、200,000h-1和400,000h-1,分别对应测试条件为条件A、条件B和条件C,如无特殊说明外,对各个实施例和对比例中催化剂的测试过程的空速均为400,000h-1

水热老化处理的条件:含10%的H2O,空气作为载气,空气流速:200mL/min,水热老化处理的温度为750℃,水热老化处理的时间为16h。

申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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