吕文婷 ，焦卫勇 ，秦张峰 ，董 梅 ，樊卫斌 ，王建国

（1. 山西师范大学, 山西 太原 030000；2. 中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室, 山西 太原 030001；3. 中国科学院大连清洁能源国家实验室, 辽宁 大连 116023）

汽车内燃机尾气排放被认为是空气污染和雾霾产生的重要原因之一，其中，占汽车保有量7.8%的重型柴油车，排放了69%的NOx和77.8%的细颗粒物（PM）。相比汽油车，柴油车具有较高的空燃比，可提高燃料的利用率，减少CO和碳氢化合物的排放量，但是在这种贫燃条件下，NOx的还原极为困难，传统的三效催化剂已经满足不了尾气NOx的脱除要求[1,2]。目前，国V柴油车上的氨选择性催化还原（NH3-SCR）脱硝催化剂主要为钒钛钨金属氧化物（V2O5/TiO2/WO3），工艺成熟，但脱硝温度窗口较窄，氮气选择性差，且有一定毒性，易造成二次污染，不能满足国VI柴油车的尾气排放处理技术要求。铜交换的小孔（约3.8 Å）CHA型沸石催化剂（Cu-SSZ-13、Cu-SAPO-34）具有优异的NH3-SCR活性，引起了研究人员的广泛关注；尤其是Cu-SSZ-13分子筛，在NH3-SCR反应中具有很高的催化活性和N2选择性，显示出良好的应用前景[3-5]。

CHA型分子筛包括硅铝型SSZ-13和磷铝型SAPO-34，具有由双六元环和CHA笼为基本结构单元形成的三维交叉孔道结构，在柴油车尾气NOx脱除、甲醇制烯烃（MTO）以及CO2吸附分离等应用中展现出优异的性能[6-9]。其中，SAPO-34分子筛由于其小孔择形效应，低碳烯烃选择性较高，已成功应用于流化床甲醇制烯烃工艺[10]。近年来，Cu-SAPO-34分子筛也被用于柴油车尾气NH3-SCR脱硝领域，虽然能克服Cu-ZSM-5高温下骨架结构易破坏的缺点，催化活性也高于Beta分子筛，但其低温活性较差且容易硫中毒[11-13]。SSZ-13分子筛是目前备受研究者关注的一种脱硝催化剂载体，最初在20世纪80年代由雪佛龙公司的Zones等利用传统的水热法，选用N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵（TMAdaOH）为有机模板剂（OSDA）合成制得[14]。为了降低合成成本，Ren等[15]以铜胺络合物（Cu-TEPA）为模板剂一锅法直接合成了Cu-SSZ-13催化剂。Kwak等[16]对比了不同类型分子筛的NH3-SCR催化性能，发现Cu-SSZ-13的活性最高。最近，本课题组对转晶法、晶种法以及F-离子辅助法合成的SSZ-13分子筛进行了比较研究，发现F-离子辅助法合成的SSZ-13分子筛缺陷位少，水热稳定性高[17]。

SSZ-13分子筛的成核相区范围窄，水热合成条件对其结晶度及形貌有显著的影响，而分子筛的这些结构特性与其催化性能直接相关[18,19]。为此，本工作详细研究了水热合成条件包括OSDA含量、硅源、铝源、硅铝比、水硅比及老化时间等对SSZ-13分子筛形貌和晶粒大小的影响，考察了分子筛硅铝比和晶粒大小等因素对Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR催化活性的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料及试剂

硅源：硅溶胶（JN-25）、白炭黑（fumed silica）、正硅酸乙酯（TEOS）；铝源：十八水合硫酸铝（Al2(SO4)3·18H2O）、六水合氯化铝（AlCl3·6H2O）、氢氧化铝（Al(OH)3）；有机模板剂：N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵（TMAdaOH）；其他辅助试剂：氢氧化钠（NaOH），氟化铵（NH4F)和去离子水等。

1.2 SSZ-13的合成

向NaOH水溶液中加入一定量的Al2(SO4)3·18H2O、AlCl3·6H2O或Al(OH)3，搅拌至溶解（Al(OH)3为铝源时需加热至90 ℃），此时溶液呈乳白色，继续加入TMAdaOH模板剂并搅拌至无色透明。向混合溶液中加入硅溶胶JN25、白炭黑或TEOS作为硅源，最后向溶胶中加入一定量的矿化剂NH4F，使最终凝胶配比为1SiO2∶(0-0.1)Al2O3∶0.3NaOH∶(0-0.4)SDA∶(44-88)H2O∶(0-0.2)NH4F。将凝胶在室温下搅拌2或24 h后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入150 ℃的均相反应器中晶化5 d，然后离心分离干燥，并在550 ℃下焙烧6 h以除去模板剂。焙烧后的催化剂原粉用1 mol/L的硝酸铵溶液在80 ℃水浴中交换两次，每次4 h，随后再次干燥并在550 ℃下焙烧6 h，得到氢型H-SSZ-13分子筛。将H-SSZ-13分子筛用0.1 mol/L的硝酸铜溶液在80 ℃水浴中交换4 h，液固质量比50，随后干燥并在550 ℃下焙烧6 h，得到Cu-SSZ-13分子筛。

如表1所示，根据上述凝胶配比和合成条件制备的不同系列的Cu-SSZ-13分子筛分别记为SZ13-A-(Si/Algel)、SZ13-B-(Si source)、SZ13-C-(Al source)、SZ13-D-(SDA/Si)、SZ13-E-(H2O/Si)、SZ13-F-(taging)和SZ13-G-(F/Si)，以分别考察凝胶Si/Al比、所用硅源、铝源、模板剂用量（SDA/Si）、水硅比（H2O/Si）、老化时间（taging, h）以及NH4F的用量（F/Si）的影响。

表 1 不同SSZ-13分子筛的化学组成及织构性质Table 1 Compositional and textural properties of various SSZ-13 zeolites

1.3 样品表征

分子筛样品的硅、铝和铜元素在Atomscan16 TJA型电感耦合等离子发射仪（ICP-AES）上进行测定。

X射线粉末衍射（XRD）在日本Rigaku公司的MiniFlex II X射线衍射仪上进行分析；射线源为CuKα，管电压30 kV，管流15 mA，扫描5°-40°，扫描速率为4(°)/min。

样品的形貌和晶粒尺寸由扫描电子显微镜（SEM）在日本电子株式会社的JSM-6700F型场发射电子显微镜上进行表征。

样品的比表面积在TriStar II 3020物理吸附仪上进行表征。100 mg样品提前在真空下处理8 h，然后在液氮温度下测氮气吸附等温线，用Brunauer-Emmett-Teller （BET）法从相对压力0.05-0.25的吸附计算总表面积。

NH3吸附红外（NH3-FTIR）在布鲁克Tensor 27红外检测器上进行。0.05 g的分子筛催化剂压片后于350 ℃真空条件下处理2 h，降温过程中分别于350、250和150 ℃扫谱，然后降至室温进行NH3吸附，饱和吸附0.5 h后逐渐升温脱附，在升温过程中分别于150、250和350 ℃扫谱，扫谱完成后，将吸附前后的谱图进行差谱，得到最终的NH3吸附谱图。

采用ESR谱图分析样品中的孤立Cu2+离子，使用EMXPLUS10/12型ESR光谱仪上采集样品的ESR谱图，采集200-4500 G，频率为100 kHz，振幅为4 G，分辨率3 G。

图 1 不同Si/Al比的SSZ-13分子筛的XRD谱图Figure 1 XRD patterns of various SSZ-13 zeolites synthesized with different Si/Al ratios in the synthesis gel (with the composition of 1SiO2∶(0-0.1)Al2(SO4)3∶0.3NaOH∶0.4SDA∶88H2O; JN25 as silicon source and aging for 2 h)

在Brucker Avance III 600 MHz 核磁共振仪上采集分子筛催化剂的27Al MAS NMR，共振频率为156 MHz，脉冲宽度1.7 μs，延迟时间1 s，转速13 kHz，参比样为1 mol/L的Al(NO3)3水溶液。

1.4 NH3-SCR脱硝催化性能评价

NH3-SCR脱硝催化性能评价在固定床管式反应器中进行，空速为60000或240000 h-1。将一定量催化剂在120 ℃下、N2中预处理1 h，随后降温到100 ℃，向固定床通入原料气（5.0 × 10-4NO、5.0 × 10-4NH3、5% O2，N2为平衡气），以5 ℃/min的速率加热，每升高25 ℃保持恒温30 min，尾气采用烟气分析仪在线检测，根据尾气中的NO残留浓度计算脱硝转化率。

2 结果与讨论

2.1 不同硅铝比的SSZ-13分子筛的结构及其催化性能

图1为不同硅铝比的SSZ-13分子筛的XRD谱图；SSZ-13分子筛的X射线特征衍射峰出现在9.6°、20.6°和30.6°等处。从图1中可以看出，在一定的Si/Al比范围内（5-200）都可以合成出纯相的SSZ-13分子筛，并且都具有较高的结晶度。当初始凝胶硅铝比小于5或全硅（Si/Al比为∞）时，尽管出现了CHA结构特征峰，但强度较弱，结晶度较差。

图2为该系列分子筛的SEM照片。由图2可以看出，所有样品的晶粒大小分布均匀，且随着硅铝比的增加，分子筛晶粒逐渐增大。不同硅铝比的SSZ-13分子筛的元素组成及比表面积列于表1中；可以看出，随着凝胶硅铝比逐渐增加，与最终产物的实际硅铝比的差距逐渐增大，例如凝胶配比为200的样品，其最终产物硅铝比仅为52，说明硅铝比增大后，晶化过程中一部分硅未进入分子筛骨架而随母液流失。随着硅铝比的增加，其负载的铜含量逐渐降低，这是由于骨架铝原子越来越少，可供离子交换的位点也随之减少，因此，经离子交换而得到的铜含量也越来越少，与文献所述的结果一致[6,20,21]。N2吸附表征结果显示，该系列分子筛具有较高的比表面积（450-560 m2/g），且随着硅铝比的增加，BET比表面积与微孔表面积均逐渐降低。

图 2 不同Si/Al比的SSZ-13分子筛的SEM照片Figure 2 SEM images of various SSZ-13 zeolites synthesized with different Si/Al ratios in the synthesis gel

在Cu-SSZ-13催化的NH3-SCR脱硝反应中，Cu2+离子是主要的活性中心，而离子交换后剩余的B酸位则能在反应中促进还原剂NH3的吸附。由于SSZ-13为微孔结构分子筛，因此，常用小分子NH3吸附红外光谱测量Cu-SSZ-13分子筛的酸性和酸量。图3为150 ℃时测量的NH3吸附红外光谱谱图，其中，1620 cm-1左右的峰为NH3吸附在L酸位点（主要为离子交换位的Cu2+离子）上的吸收峰，而在1450及1400 cm-1附近为NH3吸附在B酸位点上的吸收峰[22,23]，分别源于吸附态N的对称振动和反对称振动。可以看出，随着Si/Al比的增加，分子筛中B酸及L酸的含量依次降低，相应的催化活性也随之降低。

Cu-SSZ-13分子筛中孤立的活性铜物种通常可以通过电子顺磁共振谱（ESR）来检测。图4为不同硅铝比的Cu-SSZ-13分子筛的低温ESR谱图。从图4中可以看出，在高场强下，3280 G处出现一个负峰，该负峰的深度表示孤立Cu2+离子的含量[24,25]；随着硅铝比的增加，孤立Cu2+离子的含量逐渐降低。此外，在低场强下，孤立Cu2+显示特殊的四重特征峰，其强度变化规律与高场强下相同。

图 3 不同硅铝比的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-FTIR谱图以及B酸位点示意图Figure 3 NH3-FTIR spectra (upper) of various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized with different Si/Al ratios in the synthesis gel and schematic diagram of different B acid sites (lower)

图 4 不同硅铝比的Cu-SSZ-13分子筛的低温EPR谱图Figure 4 EPR spectra collected at 150 K for various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized with different Si/Al ratios in the synthesis gel

图5为60000 h-1的低空速下不同硅铝比的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR催化活性评价结果。可以看出，在低温区和高温区，随着硅铝比的增加，其NO转化率逐渐降低，这是由于随着硅铝比的增加，孤立的活性Cu2+物种逐渐减少。而在中温区，所有样品的NO转化率均可达100%。其中，Si/Al比为10的SZ13-A-10催化剂表现出优异的NH3-SCR活性，在150 ℃时，其NO转化率可达75%，且在中高温区依然有较高的脱硝活性。

图 5 不同硅铝比的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR活性Figure 5 NH3-SCR activity of various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized with different Si/Al ratios in the synthesis gel(GHSV=60000 h-1)

2.2 不同硅源及铝源对SSZ-13分子筛的合成及其催化性能的影响

采用硅溶胶（JN-25）、白炭黑（fumed silica）和正硅酸乙酯（TEOS）为硅源合成了硅铝比相当的SSZ-13分子筛，图6为不同硅源合成的SSZ-13分子筛的XRD谱图。由图6可知，以硅溶胶为硅源合成的SSZ-13具有最高的结晶度，白炭黑为硅源时结晶度次之，而TEOS合成的SSZ-13结晶度最低（表1）。同时，由扫描电镜照片（图7）可以看出，采用TEOS所合成的SZ13-B-TS样品的晶体颗粒较大，而采用硅溶胶和白炭黑合成的SZ13-A10和SZ13-B-FS样品的晶体颗粒较小。这是由于不同硅源的水解速率不同，从而导致溶胶/凝胶中的硅酸根离子浓度和所产生的晶核数量有较大差别。当溶胶中硅酸根离子浓度较低时，不能充分与模板剂胶束相作用，导致分子筛晶格结构缺陷较多、结晶度较低。正硅酸乙酯中的聚硅酸根水解速率较慢，因此，所得到的SSZ-13样品的结晶度也较低[26,27]，同时与铝酸根反应生成的晶核也较少，可以得到较大晶粒。硅溶胶与白炭黑中的聚硅酸根水解速率较快，能快速与铝酸根发生作用产生大量晶核，因此，最终得到的SSZ-13分子筛晶粒较小[27]。

图 6 不同硅源合成的SSZ-13分子筛的XRD谱图Figure 6 XRD patterns of various SSZ-13 zeolites synthesized using different silica sources (with the gel composition of 1SiO2∶0.05Al2(SO4)3∶0.3NaOH∶0.4SDA∶88H2O; aging for 2 h)

由表1中数据可以看出，三种样品具有相近的硅铝比，但是SZ13-B-FS上交换的铜含量最低，这可能是由于其晶化过程中，形成了较多的非骨架铝，而进入分子筛骨架的铝原子较少，骨架中可供铜离子交换的位点较少，导致最终SZ13-B-FS分子筛上的铜含量较少。

对比三种分子筛NH3-SCR活性（图8）可以发现，由硅溶胶合成的SZ13-A-10催化活性最高，白炭黑合成的SZ13-B-FS活性略低，而正硅酸乙酯合成的SZ13-B-TS由于其较低的结晶度及较少的活性铜含量，活性最差。

图 7 不同硅源合成的SSZ-13分子筛的SEM照片Figure 7 SEM images of various SSZ-13 zeolites synthesized by different silica sources (SZ-13-B-TS, TEOS; SZ13-B-FS, fume silica; SZ13-A-10, JN25)

沸石分子筛一般是在弱碱性介质中的合成，由硅酸盐和铝酸盐的共聚而形成。除硅源外，铝源也会影响两者的聚合，进而影响分子筛的骨架铝状态及其催化性能[27]。图9比较了几种不同铝源（硫酸铝、氯化铝和氢氧化铝）合成的SSZ-13分子筛的XRD谱图。由图9可知，以硫酸铝为铝源合成的SZ13-A-10样品的结晶度最高，氯化铝为铝源时得到的SZ13-C-AlCl3次之，而由氢氧化铝所合成的SZ13-C-Al(OH)3结晶度最低。由扫描电镜图片（图10）可以看出，不同铝源合成的SSZ-13样品晶粒大小也不同，这是由于不同铝源水解速率不同，水解速率越快，与硅酸根离子结合产生的晶核数量越多，所得到的分子筛晶粒越小。

同时，采用27Al NMR谱图比较了不同铝源所合成SSZ-13分子筛样品中铝的状态；如图11所示，不同的铝源合成的分子筛样品中铝的状态具有较大差别。由于以硫酸铝为铝源合成的SZ13-A-10样品中骨架铝含量多，受环境限域效应的影响，骨架铝会发生扭曲[28,29]，因此，其在化学位移为58处的特征峰宽化而不对称。氯化铝为铝源时得到的SZ13-C-AlCl3样品中骨架铝含量较少，骨架铝均呈规则的四配位结构，该特征峰较窄且对称，而用氢氧化铝所合成的SZ13-C-Al(OH)3样品中六配位非骨架铝（化学位移为9）含量最多。

图 8 不同硅源合成的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR活性Figure 8 NH3-SCR activity of various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized using different silica sources (GHSV = 60000 h-1)

图 9 不同铝源合成的SSZ-13分子筛的XRD谱图Figure 9 XRD patterns of various SSZ-13 zeolites synthesized using different aluminum sources

图 10 不同铝源合成的SSZ-13分子筛的SEM照片Figure 10 SEM images of various SSZ-13 zeolites synthesized by different aluminum sources

图 11 不同铝源合成的SSZ-13分子筛的 27Al NMR谱图Figure 11 27Al NMR spectra of various SSZ-13 zeolites synthesized using different aluminum sources

如图12比较了不同铝源所合成的Cu-SSZ-13催化剂在240000 h-1高空速下的NH3-SCR催化性能。结果显示，以硫酸铝为铝源合成的Cu-SZ13-A-10分子筛样品催化活性最高，在200 ℃下NO转化率达60%。由于氯化铝所合成的SZ13-CAlCl3样品中骨架铝含量少，活性Cu2+离子的有效交换位点也较少，导致其催化活性较差。

图 12 不同铝源合成的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR活性Figure 12 NH3-SCR activity of various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized using different aluminum sources(GHSV = 240000 h-1)

2.3 不同水硅比及模板剂用量对SSZ-13分子筛的合成及其催化性能的影响

在分子筛合成过程中，水含量和模板剂使用量过多会提高合成成本及加重环境污染，过少则可能影响产品质量，因此，有必要探讨合适的水及模板剂使用量。图13为不同水硅比及不同模板剂用量下合成的SSZ-13分子筛的XRD谱图。可以看出，水硅比对分子筛结晶度无明显影响，而随着模板剂含量的增加，结晶度随之增加；在无模板剂的情况下，只能得到无定型二氧化硅。

图 13 不同模板剂含量（a）和不同水硅比（b）合成的SSZ-13分子筛的XRD谱图Figure 13 XRD patterns of SSZ-13 zeolites synthesized with different H2O/Si ratios (a) and different OSDA contents (b) in the synthesis gel

从SEM照片（图14）可以看出，水硅比的变化对分子筛晶粒大小影响不大，当水硅比为88时，其晶粒略大于其他样品。然而模板剂用量对分子筛粒径具有较大影响，随着模板剂用量的减少，其晶粒越来越大，当模板剂用量降为0.1时，其晶粒大小可达2 μm以上。这是由于模板剂含量越多，初始凝胶中形成的晶核越多，分子筛产品晶粒也就越小。

对比两系列分子筛的化学组成及催化活性（图15）可知，水硅比对Cu-SSZ-13分子筛催化剂的Si/Al比及Cu/Al比均无显著影响，从而其催化活性也无较大差异。而模板剂含量影响了分子筛负载的铜含量；模板剂含量较低时，分子筛上交换的活性铜含量减少，从而使其活性降低。当模板剂用量高于0.3时，Cu-SSZ-13分子筛的催化活性显著提高，在150 ℃时，NO转化率可达70%以上。

图 14 不同水硅比及不同模板剂含量的SSZ-13分子筛的SEM照片Figure 14 SEM images of various SSZ-13 zeolites synthesized with different H2O/Si ratios and different OSDA contents in the synthesis gel

图 15 不同模板剂含量（a）和不同水硅比（b）合成的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR活性比较Figure 15 NH3-SCR activity of various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized with different OSDA contents (a) and different H2O/Si ratios (b) in the synthesis gel (GHSV = 60000 h-1)

2.4 F-离子及老化时间对SSZ-13分子筛合成和催化性能的影响

许多研究表明，老化时间长短以及F-离子的引入会对分子筛晶粒大小产生较大影响[10,30-32]。通过改变老化时间及引入不同量的F-离子，得到一系列其他参数相近但晶粒大小不同（0.38-4.81 μm）的SSZ-13分子筛。由XRD谱图（图16）可以看出，该系列分子筛具有相近的结晶度。当老化时间由2 h提高到24 h时，其晶粒大小由660 nm降为380 nm。

图 16 不同F含量及不同老化时间制备的SSZ-13分子筛的XRD谱图Figure 16 XRD patterns of various SSZ-13 zeolites synthesized with different F contents in the synthesis gel and different aging times

在其中加入一定量的NH4F，可以使分子筛晶粒增加至微米级别；当F含量为0.1、0.15及0.2时，分子筛晶粒大小分别为4.8、2.1及1.1 μm，所合成的样品呈均匀的球状（图17）。由表1可以看出，该系列催化剂的Si/Al比及铜含量均相近。对比该系列样品的NH3-SCR活性（图18）可知，纳米级别的Cu-SSZ-13分子筛催化活性明显高于微米级Cu-SSZ-13，这表明在其他条件相近的情况下，晶粒大小也会影响Cu-SSZ-13的催化活性；分子筛晶粒越小，其催化活性越高。

图 17 不同F含量及不同老化时间制备的SSZ-13分子筛的SEM照片Figure 17 SEM images of various SSZ-13 zeolites synthesized with different F contents in the synthesis gel and different aging times

图 18 不同F含量及不同老化时间制备的Cu-SSZ-13分子筛的NH3-SCR活性Figure 18 NH3-SCR activity of various Cu-SSZ-13 zeolites synthesized with different F contents in the synthesis gel and different aging times (GHSV = 60000 h-1)

如表1所示，所有SSZ-13分子筛样品的比表面积相近，约500 m2/g，其孔分布也相似，主要由CHA型SSZ-13分子筛特有的微孔（＜ 1 nm）和少量晶粒堆积形成的晶间介孔组成[27]。总的来说，不同SSZ-13分子筛样品织构性质上的少许差异对其NH3-SCR催化性能的影响不大。

综上所述，当采用JN25为硅源、硫酸铝为铝源、凝胶中Si/Al比为10左右、模板剂用量SDA/Si比高于0.3、水硅比高于44、老化时间长于2 h时，所合成得到的Cu-SZ13-A-10分子筛催化剂的NH3-SCR脱硝性能最优。对该催化剂样品进行水热稳定性及抗硫性能测试，结果如图19所示。可见，经700及800 ℃水热处理12 h后，Cu-SZ13-A-10分子筛催化剂仍保持与新鲜样品相近的催化活性，而在800 ℃处理100 h后，催化剂活性明显下降。在原料气中加入1.0 × 10-4SO2后，Cu-SZ13-A-10分子筛催化剂在反应温度低于300 ℃时活性受损严重，而在300-500 ℃，催化活性得以恢复。这是由于低温下大量的硫酸铵沉积在催化剂表面，覆盖了催化剂孔道及活性物种，使得NH3-SCR催化活性下降；而这些硫酸铵物种可以在高温下被分解，从而使催化活性得以恢复[33]。

图 19 Cu-SZ13-A-10催化剂的水热稳定性（a）及抗硫性能（b）测试Figure 19 NH3-SCR activity of the Cu-SZ13-A-10 catalyst after hydrothermal treatment in steam under different conditions(a) as well as that by adding 1.0 × 10-4 SO2 in the feed (b)(GHSV = 240000 h-1)

3 结 论

采用传统水热法合成SSZ-13分子筛，详细考察了有机模板剂（OSDA）用量、硅源、铝源、水硅比、硅铝比以及老化时间等制备参数对SSZ-13分子筛形貌的影响；采用铜离子交换法制备Cu-SSZ-13分子筛，用于NH3-SCR脱硝，研究了分子筛晶粒大小、酸性及Cu2+位点等特性对其Cu-SSZ-13分子筛催化剂的NH3-SCR脱硝性能的影响。

结果表明，这些制备参数对SSZ-13分子筛形貌、结晶度和活性铜物种以及Cu-SSZ-13的NH3-SCR脱硝催化性能有重要影响。在一定范围内，SSZ-13分子筛的硅铝比越高，其晶粒越大，所负载的活性铜含量越低，NH3-SCR催化活性也越差。硅溶胶为硅源、硫酸铝为铝源所合成的SSZ-13分子筛晶粒较小，结晶度较高，所得到的Cu-SSZ-13催化剂其NH3-SCR活性也最好。较高的水硅比所合成的分子筛晶粒较大，而增加模板剂的用量有利于提高SSZ-13分子筛的结晶度，降低其晶粒尺寸。老化时间越长，SSZ-13催化剂晶粒越小，其Cu-SSZ-13催化活性越高。

当采用JN25为硅源、硫酸铝为铝源、凝胶中Si/Al比为10左右、模板剂用量OSDA/Si比高于0.3、水硅比为高于44、老化时间高于2 h时，所合成得到的Cu-SZ13-A-10分子筛催化剂的NH3-SCR脱硝性能最优，在240000 h-1的高空速下，200 ℃时NO转化率达60%左右，且在中高温区NO转化率保持为100%。相关研究结果对SSZ-13催化剂形貌的调控以及高性能NH3-SCR脱硝催化剂的制备具有重要的参考价值。