[發(fā)明專利]一種Fe分子篩復(fù)合催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910024336.0
• 申請日: 2009-10-15
• 公開（公告）號: CN101711991A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李俊華;馬磊;郝吉明;傅立新
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B01J29/80
• 分類號: B01J29/80;B01J29/76;B01J29/24;B01J37/00;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護中氮氧化物控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Fe 分子篩復(fù)合催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，生產(chǎn)力得到極大提高，但人類的生存環(huán)境 也得到了極大破壞，酸雨，光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞和溫室效應(yīng)等全 球范圍內(nèi)的環(huán)境問題日益突出。這些問題的發(fā)生，與人類排放到大氣 中的烴類和氮氧化物密切相關(guān)。據(jù)不完全估計，每年全球因燃燒化石 燃料而排入大氣的NOx約有8.6×10¹⁰kg，NOx成為大氣環(huán)境的主要污 染物之一。與此同時，人們對環(huán)保的呼聲越來越高，各國相繼制定和 執(zhí)行日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對針對機動車和固定源排放的氮氧化物排 放限制日趨嚴(yán)格，因此控制NOx的排放受到科技界和工業(yè)界的廣泛重 視。

NO_X排放源包括固定源(生產(chǎn)、生活中煤炭和石油等化石燃料的燃 燒和生產(chǎn)使用硝酸的工廠的排氣)和移動源(機動車尾氣)。汽車發(fā)動 機采用稀薄燃燒，即在燃料燃燒時加入過量空氣，一方面可以顯著提 高燃料的利用率，改善燃料的經(jīng)濟性；另一方面還能極大地減少廢氣 中一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)等有害物質(zhì)以及溫室氣體二氧化 碳(CO₂)的排放。比如將汽油發(fā)動機的空燃比由通常的14.8提高到 22，則可節(jié)約燃料15％，從而減少CO₂的排放量。但稀薄燃燒中含有較 高濃度的氧(一般高于5％)，使得目前普遍使用的汽車三效催化劑，不 能適用于柴油機和稀燃型汽油機排放的NO的凈化。與此同時，人們對 環(huán)保的呼聲越來越高，美、日、韓和歐洲等工業(yè)發(fā)達國家在近年內(nèi)相 繼制訂和執(zhí)行新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對NO的排放限制日趨嚴(yán)格。因此，如何 控制氮氧化物已成為國內(nèi)外的一個研究熱點。

NH₃選擇性催化還原NOx(NH₃-SCR)是目前最有效的凈化NOx方法， 該技術(shù)利用還原劑NH₃在催化劑上將NO_X還原為無害的N₂和H₂O。SCR技 術(shù)的核心是高活性和穩(wěn)定性的催化劑，貴金屬、金屬氧化物等都被證 明是有效的SCR催化劑，在所有這些催化劑中，以TiO₂為載體的釩基 催化劑具有很好的活性和抗水抗硫性能。以V₂O₅為活性組分的釩基催 化劑上個世紀(jì)七八十年代在國外已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，由于該類催化 劑具有良好的活性和抗水和SO₂性能，在固定源燃煤煙氣脫硝中得到了 廣泛的應(yīng)用。在柴油車尾氣中NOx凈化方面，歐洲前些年也開展了相 關(guān)研究，并應(yīng)用到重型柴油車中NOx的尾氣凈化(Guido?Busca，Luca Lietti，Gianguido?Ramis，F(xiàn)rancesco?Berti，Chemical?and mechanistic?aspects?of?the?selective?catalytic?reduction?of?NOx by?ammonia?over?oxide?catalysts：A?review.Appl.Catal.B?18(1998) 1-36.)。但該催化劑在機動車尾氣控制中仍有不足，一是活性組分V₂O₅有毒，高溫揮發(fā)后對大氣環(huán)境造成危害，其次是催化劑上尾氣中的SO₂氧化為SO₃，進一步排放出硫酸鹽顆粒物。更為嚴(yán)重的是在裝有顆粒物 捕集器的柴油車上，當(dāng)捕集器再生時，溫度時常超過700℃，從而使催 化劑載體TiO₂發(fā)生相變，導(dǎo)致催化劑活性大幅下降。