[发明专利]一种M-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种M‑SSZ‑13分子筛及其制备方法和应用，属于催化材料技术领域。本发明公开的制备方法首先将离子液体、水、结构导向剂、铝源、硅源和晶种混合后，进行晶化反应，得到反应产物；将反应产物依次进行干燥和焙烧后得到H‑SSZ‑13分子筛；随后，采用活性金属M前驱体溶液对H‑SSZ‑13分子筛进行改性，得到M‑SSZ‑13分子筛。本发明公开的制备方法具有收率高、工艺流程短、能耗低、成本低、废水产生量少等优势，易于实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种M-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

分子筛是一类重要的吸附/催化材料，其具有规则的窗口、均匀的孔道、较大的比表面和适宜的酸性等物化特性，在石油化工、精细化工、环境保护等领域表现出突出优势，得到了广泛的研究与应用。近年来，含活性金属的M-SSZ-13分子筛在各个领域显示出巨大的应用前景。例如，Cu-SSZ-13分子筛具有优异的催化活性和水热稳定性，已经在柴油车尾气NO_x高效处理中实现大规模商业化应用，成功取代了传统钒基SCR催化剂；Cu-SSZ-13分子筛在甲烷直接氧化制甲醇、甲醇制低碳烯烃等领域的应用正在开发中；Fe-SSZ-13分子筛在高温条件下具有较高的NO_x转化率，同时可以抑制N₂O的生成，在工业源NO_x脱除和N₂O排放控制上应用前景较好；Zn-SSZ-13分子筛被证实具有优异的CO₂吸附能力，且易于吸附和脱附，在CO₂捕集领域显示出极大的应用潜力。

目前，含活性金属的M-SSZ-13分子筛主要是在碱金属体系中制备，专利CN110078090A公开了一种Cu-SSZ-13分子筛的制备方法，具体制备工艺过程如下：(1)水热合成：在NaOH、KOH等碱金属体系中合成Na-SSZ-13、K-SSZ-13等分子筛；(2)铵交换：经过铵交换得到NH₄-SSZ-13分子筛，焙烧后得到H-SSZ-13分子筛；(3)金属离子交换：H-SSZ-13分子筛与二价Cu盐进行离子交换得到Cu-SSZ-13分子筛。文献(Catalysis Today,2020,355:482-492)报道了Na⁺和K⁺会导致分子筛的水热稳定性变差，进而影响其SCR催化活性。因此，在M-SSZ-13分子筛的制备过程中，需要经过多次铵交换来控制Na⁺或K⁺含量，且很难做到Na⁺或K⁺的完全去除。因此，开发一种在非碱金属体系中制备M-SSZ-13分子筛的方法具有重要意义。专利CN115196651A公开了一种利用氨或者乙二胺、二乙胺等小分子有机胺替代碱金属直接合成Cu-SSZ-13分子筛，既可以节省铵交换工艺步骤，同时避免引入Na⁺或K⁺。但是，氨或者小分子有机胺的饱和蒸气压较高，例如，氨在常规水热合成温度区间130℃条件下的饱和蒸气压超过10MPa，而常规碱金属本身并不产生蒸气压。因此，利用氨或者小分子有机胺替代碱金属的反应体系对水热合成釜的耐压等级要求极高，从而增加了设备投资。文献(石油学报(石油加工),2019,35(2):234-242.)报道了利用四甲基氢氧化铵等季胺碱替代碱金属直接合成H-SSZ-13分子筛，由于四甲基氢氧化铵在130℃左右易分解成三甲胺和甲醇，由于三甲胺和甲醇属于易挥发性有机溶剂，其在水热合成温度下的饱和蒸气压也比较高，同样存在反应体系压力过高的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种M-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用，用以解决现有制备方法存在需引入Na⁺或K⁺等碱金属离子、反应体系压力高和制备成本高等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种M-SSZ-13分子筛的制备方法，包括以下步骤：