共结晶分子筛、催化剂及制备方法和在脱硝中的应用

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种共结晶分子筛、催化剂及制备方法和在脱硝中的应用。

背景技术：

1、氨选择性催化还原去除氮氧化物(nh3-scr)是目前去除氮氧化物最有效的技术之一。因具有优异的脱硝温度窗口和出色的水热稳定性，高硅cu-ssz-13(si/al≥10)催化剂已经被商业化用于柴油车尾气脱硝后处理系统。

2、随着柴油车尾气低温冷启动过程排放的污染物越发不可忽视，柴油车尾气脱硝后处理系统对脱硝催化剂低温活性的要求也越来越高。富铝铜基分子筛催化剂因具有更多的离子交换位点和酸位点，展现出明显优于对应的高硅分子筛催化剂的低温活性，因而受到广泛的研究关注。然而，水热稳定性差限制了富铝铜基分子筛催化剂的工业应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种共结晶分子筛、催化剂及制备方法和在脱硝中的应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种共结晶分子筛，拓扑结构包括cha、aei、lta、eri、off、kfi、lev等中任意两种及以上；优选为拓扑结构的优势晶型为cha/off-eri的混合晶型。

4、本发明还包括一种共结晶分子筛的制备方法，包括下述步骤：s1：将碱源溶解在水中，加入铝源，继续搅拌至溶液混合均匀；s2：随后加入结构导向剂，继续搅拌至混合均匀；s3：加入硅源，继续搅拌至混合均匀；s4：装入反应釜中，晶化，晶化完成后洗涤、干燥、焙烧，获得共结晶分子筛的粉末。

5、所述的结构导向剂包括18-冠醚-6、氧化锶、硝酸锶、n,n,n-三甲基-1-金刚烷氢氧化铵、n,n-二甲基-3,5-二甲基氢氧化哌啶、1,2-二甲基-3-(4-甲基苄基)-氢氧化咪唑、二乙基二甲基胺中的任意两种及以上；优选为氧化锶、18-冠醚-6以及n,n,n-三甲基-1-金刚烷氢氧化铵的混合物。

6、硅源、铝源、碱源、结构导向剂、水的摩尔比为1：(0.02-0.20)：(0.075-0.4)：(0.2-1.5)：(50-200)；优选为：1：0.1：0.23:1.1：160。

7、所述碱源包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯中的一种或多种；

8、优选的，所述的铝源包括铝粉、氢氧化铝、偏铝酸钠中的一种或多种；

9、优选的，所述硅源包括硅酸钠、白炭黑、硅溶胶中的一种或多种。

10、本发明还包括一种催化剂，包括所述的共结晶分子筛以及负载在所述的共结晶分子筛上的活性金属。

11、所述的活性金属质量含量为催化剂含量的0.5-7.0％；优选为1.5-4.5％。

12、所述的活性金属为铜、铁、银、铈、镧、衫、钴中的一种或多种。

13、本发明还包括一种所述的催化剂的制备方法，采用离子交换、浸渍或固相研磨方法制备。

14、本发明还包括一种项所述的催化剂的应用，应用于氮氧化物和氨气的消除。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明的共结晶分子筛，含有多种拓扑结构，拓扑间的分子筛孔道错位堆积，可有效限制铝物种的脱除，水热老化过程中分子筛骨架铝原子会以al(oh)3形式从骨架脱除并进入分子筛孔道，分子筛孔道的错位使得脱除的al(oh)3会被限制在分子筛孔道内，在水热老化后的降温过程中，脱除的al(oh)3会重新回归到分子筛骨架上，从而有效的防止分子筛脱铝，实现更高的水热稳定性。

17、本发明通过调控分子筛合成配比及方法，构筑了具有共结晶结构的分子筛，并以此为载体制备了相应的催化剂。该催化剂不仅保持了新鲜样品较好的脱硝性能，还可明显抑制分子筛催化剂水热老化过程中脱铝现象，提升催化剂的水热稳定性，从而可以满足实际工况中更严苛的水热环境，具有更长的使用寿命。

技术特征：

1.一种共结晶分子筛，其特征在于，拓扑结构包括cha、aei、lta、eri、off、kfi、lev等中任意两种及以上；优选为cha/off-eri的混合晶型。

2.一种权利要求1所述的共结晶分子筛的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：s1：将碱源溶解在水中，加入铝源，继续搅拌至溶液混合均匀；s2：随后加入结构导向剂，继续搅拌至混合均匀；s3：加入硅源，继续搅拌至混合均匀；s4：装入反应釜中，晶化，晶化完成后洗涤、干燥、焙烧，获得共结晶分子筛的粉末。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的结构导向剂包括18-冠醚-6、氧化锶、硝酸锶、n,n,n-三甲基-1-金刚烷氢氧化铵、n,n-二甲基-3,5-二甲基氢氧化哌啶、1,2-二甲基-3-(4-甲基苄基)-氢氧化咪唑、二乙基二甲基胺中的任意两种及以上。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硅源、铝源、碱源、结构导向剂、水的摩尔比为1：(0.02-0.20)：(0.075-0.4)：(0.2-1.5)：(50-200)；优选为：1：0.1：0.23:1.1：160。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱源包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯中的一种或多种；

6.一种催化剂，其特征在于，包括权利要求1所述的共结晶分子筛以及负载在所述的共结晶分子筛上的活性金属。

7.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述的活性金属质量含量为催化剂含量的0.5-7.0％；优选为1.5-4.5％。

8.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述的活性金属为铜、铁、银、铈、镧、衫、钴中的一种或多种。

9.一种权利要求6-8任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，采用离子交换、浸渍或固相研磨方法制备。

10.一种权利要求6-8任一项所述的催化剂的应用，其特征在于，应用于氮氧化物和氨气的消除。

技术总结本发明属于催化剂领域，具体涉及一种共结晶分子筛、催化剂及制备方法和在脱硝中的应用。结晶分子筛拓扑结构包括CHA、AE I、LTA、ERI、OFF、KF I、LEV等中任意两种及以上；优选为CHA/OFF‑ERI的混合晶型。本发明的共结晶分子筛，含有多种拓扑结构，拓扑间的分子筛孔道错位堆积，可有效限制铝物种的脱除，水热老化过程中分子筛骨架铝原子会以A l(OH)<subgt;3</subgt;形式从骨架脱除并进入分子筛孔道，分子筛孔道的错位使得脱除的A l(OH)<subgt;3</subgt;会被限制在分子筛孔道内，在水热老化后的降温过程中，脱除的A l(OH)<subgt;3</subgt;会重新回归到分子筛骨架上，从而有效的防止分子筛脱铝，实现更高的水热稳定性。技术研发人员：于吉红,韩金峰,李莉受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4