[發明專利]用于柴油車尾氣凈化的低溫SCR催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210055163.0
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102600885A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 左志軍;李哲;秦小平;趙治軍;劉一鳴
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術領域

本發明涉及一種以氨為還原劑的選擇性催化還原低溫催化劑及其制備方法，具體來講，是一種治理柴油車及稀燃汽油機車尾氣污染的SCR催化劑及其制備方法。

技術背景

柴油車尾氣污染治理是一個國際性的技術難題和研究熱點。目前我國柴油車尾氣排放標準是國2和國3標準，柴油車尾氣還沒有加裝尾氣后處理系統，尾氣凈化后處理系統的關鍵部分是催化轉化器，除了少數進口車輛，在我國尚無柴油車尾氣凈化催化劑的產業化應用。隨著經濟的發展和對環境要求的提高，我國正在準備實施國4標準，國4標準一旦實施，則必須加裝后處理催化劑系統。因此，柴油車尾氣凈化實用催化劑開發和研究，已成為一項迫切需要解決的問題。選擇性催化還原(SCR)是一種解決柴油車尾氣氮氧化物污染的有效技術，歐美國家已經開發出用于柴油車尾氣凈化的NH₃-SCR催化技術，該技術也是目前柴油車尾氣凈化最成熟的可行性技術。當然，該技術的核心是NH₃-SCR催化劑。關于SCR催化劑的研究已有許多工作報道。Al₂O₃負載貴金屬的催化劑曾有較多的研究工作，該類催化劑具有較好的穩定性，但是其催化活性較低，而且產生較多的反應副產物，另一個問題是具有較高活性的溫度區間較窄，這是影響該催化劑應用的一個關鍵性因素。以二氧化鈦為載體的釩鎢鈦催化劑（V₂O₅/WO₃/TiO₂）具有較好的NH₃-SCR活性，已經成為固定源NO_x脫除的商品化催化劑，但是該催化劑的低溫活性差，?而且V₂O₅價格昂貴，并且毒性大。目前已有許多研究工作（200910219526.8；201010606894.0）對其進行改進，主要是添加過渡金屬離子，以獲得好的低溫催化性能。然而，此類催化劑尚無解決催化劑的熱穩定性問題，即活性組分V₂O₅在較高的溫度下能夠發生揮發，失去活性；同時鈦基催化劑的TiO₂載體在較高的溫度下易發生晶型轉變從而使催化劑失活，這些問題嚴重影響到催化劑的應用，特別是在實用催化反應過程中需要進行催化劑的再生，因此不能滿足未來實施歐5標準的要求。??

發明內容

本發明目的是克服上述已有技術的不足，提供一種具有較高熱穩定性、較好低溫催化活性和較寬溫度窗口的用于柴油車尾氣凈化的低溫SCR催化劑，以及這種催化劑的制備方法。

本發明催化劑各組分按重量百分比計為：

硅鋁比（Si/Al）為38-50的分子篩HZSM-5，40-80?%；鉬酸銨(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O?(A.R)，0-12.1?%；無水FeCl_3?(A.R)，0.1-10.7?%；乙酸錳?(A.R)，0.1-19.9?%；硝酸鈰?(A.R)，0.1-?17.0?%；各組分的重量百分比之和為100%。各組分的純度為分析純（A.?R）。

本發明催化劑的具體制備方法如下：

（1）按比例在去離子水中加入鉬酸銨(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和無水FeCl₃，攪拌溶解后再加入分子篩HZSM-5，保持溫度50-80?℃，均勻攪拌，直到水分蒸干為止；

（2）在110-130?℃溫度下干燥12?h，再在500-700?℃溫度下煅燒3-6?h后，得到中間產品；

（3）按比例稱取乙酸錳（A.R)?和硝酸鈰(A.R)，與上述所制備的中間產品混合放于燒杯中，加入1-15?ml去離子水，電動攪拌24?h，然后用25%的氨水調節pH值至12-13，繼續攪拌2?h，進行真空抽濾，即使用真空泵使溶液中的固體和液體分離，得到的固體再經去離子水多次洗滌，除去雜質；

（4）在110?℃下恒溫干燥12?h，再在350-550?℃下焙燒5?h。

該催化劑的表達式為：Mn-Ce-Fe-?Mo/ZSM-5。