[发明专利]一种合成Cu-SSZ-39分子筛的方法及应用

说明书

本发明公开一种合成Cu‑SSZ‑39分子筛的方法及应用，通过引入无机结构导向剂钾盐，不添加氟离子，使用低硅铝比Y分子筛部分替代硅源和铝源，将上述两种物质与钠源、硅源、铝源及有机模板剂和去离子水混合，在10‑48小时快速合成纯相、高结晶度的Cu‑SSZ‑39分子筛。该分子筛较不引入无机结构导向剂的分子筛粒径大，不团聚，大大提高了分子筛的收率，并且有机模板剂使用量大大减少，大幅度降低了原材料及生产成本，且由于引入Y分子筛提供次级结构单元，缩短了反应时间，能够快速合成纯相分子筛。本发明制备的Cu‑SSZ‑39分子筛应用于NHsubgt;3/subgt;选择性催化还原反应，低温活性好，具有较高的NOx转化率及较好的水热稳定性。

技术领域

本发明涉及一种合成Cu-SSZ-39分子筛的方法及应用，属于催化材料领域。

背景技术

随着人们对机动车的需求量的增加，柴油车尾气排放量日益增多，NOx是柴油车尾气中的主要污染物，NOx的大量排放致使许多地区出现酸雨、雾霾等等，对人体和生态环境都造成了不利影响。目前以NH₃为还原剂的选择性催化还原(NH₃-SCR)技术是消除NOx的有效手段，其中常用的NH₃-SCR催化剂有为钒钨钛催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂)，但该催化剂低温活性差、活性温度窗口窄，而且其活性组分钒具有毒性，危机人体安全和生态环境，不利于实际生产应用。因此，提供一种环保高效的新型催化剂尤为重要。

NH₃-SCR反应中，铜基小孔分子筛催化剂与其它分子筛(如ZSM-5，Beta等中、大孔分子筛)相比，具有更好的DeNOx活性和水热稳定性，因此被广泛的研究和关注。Cu-SSZ-13分子筛催化剂已经作为适合新的排放标准的SCR催化剂在柴油机后处理系统中得到了应用。由于在柴油机后处理系统运行过程中存在高温工况，而Cu-SSZ-13分子筛催化剂面临着水热稳定性欠缺的问题。由于SSZ-39分子筛具有特殊的孔道结构，Cu-SSZ-39催化剂的水热稳定性更好，有望成为适用于柴油车尾气处理系统的新一代SCR催化剂。

CN103157505 B和CN103601211A公开了Cu-SSZ-13分子筛催化剂在制备、改性和应用领域的技术。虽然相比于传统的钒基催化剂，Cu-SSZ-13具备优异的水热稳定性，但有研究显示，Cu-SSZ-13分子筛在经过850℃水热老化后，失活严重。同时考虑到Cu-SSZ-13分子筛合成成本较高等问题，仍有必要开发新型分子筛催化剂。

CN110451524A公开了一种SSZ-39氢型分子筛的制备方法。但其需要将铝源分两步加入，工艺操作过程复杂，时间成本高，且该专利的模板剂也需要两次加入，由于模板剂价格昂贵，因此该专利方案的经济成本较高，且该专利也没有体现出较好的SCR选择性催化还原性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明通过引入无机结构导向剂钾盐，使用低硅铝比Y分子筛作为部分铝源与硅源，将上述两种物质与钠源、硅源、铝源及有机模板剂和去离子水混合，快速合成纯相、高结晶度的SSZ-39分子筛。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种合成Cu-SSZ-39分子筛的方法，包括以下步骤：

将钠源与水混合搅拌均匀，然后依次加入有机模板剂、部分硅源、部分铝源、无机结构导向剂钾盐，搅拌均匀后再加入低硅铝比的Y分子筛部分替代硅源与铝源，继续搅拌后得到初始凝胶；

将所得初始凝胶装入高温反应釜中，于30-80℃预晶化1-10h，然后升温至130-180℃晶化10-48h；晶化完成后进行离心分离、洗涤、干燥，焙烧，得到Na-SSZ-39分子筛原粉；

将所得Na-SSZ-39分子筛原粉进行焙烧、铵盐交换，得到H-SSZ-39分子筛；