本发明专利技术提供一种Mn改性Cu
【技术实现步骤摘要】
一种Mn改性Cu-SSZ-13催化剂及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于环境催化
，涉及一种Cu-SSZ-13催化剂，尤其涉及一种Mn改性Cu-SSZ-13催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]氮氧化物(NO
x
)作为常见的大气污染物，是形成酸雨、雾霾、光化学烟雾等环境问题的主要物质之一。NO
x
来源广泛，包括自然源和人为源，人为源又分为移动源和固定源，移动源主要为柴油车尾气排放，固定源包括垃圾焚烧厂、燃煤电厂、各种工业尾气等。氨气选择性催化还原(NH
3-SCR)是目前控制NO
x
最有效的手段之一，其原理是NH3为还原剂，在适当温度和催化剂作用下，将NO
x
转化为N2和H2O。根据反应温度，SCR工艺可分为中温SCR和低温SCR，低温SCR的反应温度区间为150-300℃，许多工业尾气如硝酸、己内酰胺、乙烯裂解气等排气温度通常低于300℃，适宜采用低温SCR技术对尾气中的NO
x
进行处理。
[0003]近年来，CHA构型的Cu基小孔分子筛催化剂Cu-SSZ-13由于具有优异的NH
3-SCR活性、N2选择性和水热稳定性而受到研究者的广泛关注。传统SSZ-13分子筛的合成采用N,N,N-三甲基-1-金刚烷-氢氧化胺(TMAdaOH)作为模板剂制备SSZ-13载体，然后通过液相离子交换法制备Cu-SSZ-13，由于模板剂成本高昂，限制了其推广应用。此后，研究人员又进一步开发了以廉价的铜胺络合物(Cu-TEPA)为模板剂的一步合成法，经NH
3-SCR活性测试证明这种方法制得的Cu-SSZ-13具有优异的催化活性。许多研究表明Mn基催化剂在低温段(<180℃)具有出优异的SCR活性，然而单组分Mn基催化剂存在操作温度窗口狭窄、高温段N2选择性差等问题，仍需进一步优化。目前研究人员已经开发了少量的低温SCR催化剂，主要采用共沉淀法、溶胶-凝胶法、浸渍法制备的MnO
x
/CeO2系列催化剂，并通过添加助剂提高催化剂抗水抗硫能力。
[0004]CN 109364989A公开了一种改性Cu-SSZ-13催化剂及其制备方法和用途，所述专利技术使用酸溶液以及铵盐作为处理剂，提高了分子筛的结晶度，降低分子筛中CuOx含量的同时暴露出更多的活性铜离子，并且有效地降低了铜铝比，提高了催化剂的高温活性与水热稳定性。然而所述催化剂的低温活性并不十分理想，仍有较大的改进空间。
[0005]CN 101879452A公开了一种锰基低温脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂以锰和铈的氧化物为基础，通过添加其他金属氧化物作为助剂得到了活性较好的低温脱硝催化剂，但是简单复合氧化物比表面积较低，对反应的选择性也较差，温度稍高(>150℃)会产生大量的副产物，N2的选择性明显下降；进入中温区(>250℃)时，催化剂的活性开始下降。
[0006]CN 100473456C公开了一种用于锅炉低温烟气的SCR脱硝的催化剂及制备方法，所述催化剂以活性炭纤维为载体，采用浸渍法在其上负载锰和铈氧化物。所述催化剂中除锰和铈的主催化成分，还添加有助催化剂成分铁、铜、钒或铬元素。所述专利技术制备的催化剂具有较大的表面积，对气态物质的吸附能力强，但是其缺点是机械强度不足，催化剂不易成型。
[0007]由此可见，如何开发一种比表面积大，气体吸附能力强的低温段SCR催化剂，实现
催化剂在较低温度区间的高活性和高选择性，并保持中温段催化活性不受较大影响，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种Mn改性Cu-SSZ-13催化剂及其制备方法与应用，所述Mn改性Cu-SSZ-13催化剂可用于低温段SCR反应，并具有较大的比表面积和较高的气体吸附能力，实现了催化剂在较低温度区间的高活性和高选择性，并保持了中温段催化活性不受较大影响。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种Mn改性Cu-SSZ-13催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)酸浸Cu-SSZ-13催化剂，固液分离后得到预处理Cu-SSZ-13催化剂；
[0012](2)利用锰盐溶液真空浸渍步骤(1)所得预处理Cu-SSZ-13催化剂，烘干后得到Mn改性Cu-SSZ-13催化剂。
[0013]本专利技术中，步骤(1)所述Cu-SSZ-13催化剂为采用CN 101973562A公开的制备方法制备得到的分子筛，并经过了马弗炉600℃焙烧6h，以去除制备过程中引入的模板剂，这种催化剂具有较大的比表面积和较高的气体吸附能力；步骤(1)所述酸浸降低了催化剂中的铜离子含量，优化了铜离子的分布，使得活性Cu
2+
物种更多；步骤(2)所述真空浸渍可在旋转蒸发仪中进行，相较于常规的浸渍方法，可进一步提升锰元素的分散性，从而实现了低温段催化高活性与高选择性的同时，保持了中温段催化活性不受较大影响。
[0014]优选地，步骤(1)所述酸浸所用的酸溶液包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硫酸与硝酸的组合，硝酸与盐酸的组合，硫酸与盐酸的组合，或硫酸、硝酸与盐酸的组合。
[0015]优选地，步骤(1)所述酸浸所用的酸溶液中H
+
的浓度为0.05-0.5mol/L，例如可以是0.05mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.35mol/L、0.4mol/L、0.45mol/L或0.5mol/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，步骤(1)所述酸浸的液固比为10-100mL/g，例如可以是10mL/g、20mL/g、30mL/g、40mL/g、50mL/g、60mL/g、70mL/g、80mL/g、90mL/g或100mL/g，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，步骤(1)所述酸浸的温度为50-90℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述酸浸的时间为8-16h，例如可以是8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h或16h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)所述固液分离的方式包括抽滤、过滤或离心中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括抽滤与过滤的组合，过滤与离心的组合，抽滤与离心的组合，或抽滤、过滤与离心的组合。
[0020]优选地，步骤(1)所述固液分离本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种Mn改性Cu-SSZ-13催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)酸浸Cu-SSZ-13催化剂，固液分离后得到预处理Cu-SSZ-13催化剂；(2)利用锰盐溶液真空浸渍步骤(1)所得预处理Cu-SSZ-13催化剂，烘干后得到Mn改性Cu-SSZ-13催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸浸所用的酸溶液包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述酸浸所用的酸溶液中H
+
的浓度为0.05-0.5mol/L；优选地，步骤(1)所述酸浸的液固比为10-100mL/g；优选地，步骤(1)所述酸浸的温度为50-90℃；优选地，步骤(1)所述酸浸的时间为8-16h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述固液分离的方式包括抽滤、过滤或离心中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述固液分离之后还包括依次进行的洗涤、烘干与焙烧；优选地，所述洗涤所用的洗涤液包括去离子水和/或无水乙醇；优选地，所述烘干的温度为60-100℃；优选地，所述烘干的时间为8-16h；优选地，所述焙烧在空气气氛下进行；优选地，所述焙烧的温度为500-700℃；优选地，所述焙烧的升温速率为1-15℃/min；优选地，所述焙烧的时间为4-8h。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锰盐溶液包括硝酸锰溶液、乙酸锰溶液或氯化锰溶液中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述锰盐溶液中Mn元素质量占所述预处理Cu-SSZ-13催化剂质量的3％-14％。6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述真空浸渍的绝对真空度为0.01-0.1Pa；优选地，步骤(2)所述真空浸渍的温度为40-60℃；优选地，步骤(2)所述真空浸渍至催化剂完全干燥为止。7.根据权利要求1-6任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，王婧怡，张燕，单文坡，杜金鹏，单玉龙，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。