[發(fā)明專利]低溫下高效、易再生的氮氧化物凈化催化劑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310491628.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103495425A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秀云;陳志林;王瑞虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01J23/889;B01J23/96;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)催化應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種催化劑應(yīng)用于凈化汽車尾氣中的NO_x。

背景技術(shù)

NO_x是大氣環(huán)境的主要污染物之一，其重要來(lái)源之一是機(jī)動(dòng)車排放的尾氣。目前汽車尾氣中的NO_x凈化催化劑主要包含三部分組成，即催化劑載體、活性涂層和催化活性組分，另外，為了提高催化劑的性能，在活性涂層和催化組分中加入少量的助劑，主要是稀土氧化物和堿土金屬氧化物。載體通常有兩種幾何形式：球狀和蜂窩載體，球狀載體制備簡(jiǎn)單成本較低，而且具有較高的比表面積，但機(jī)械性能不理想、氣流阻力大，實(shí)際使用時(shí)有不少難以克服的困難，國(guó)內(nèi)對(duì)它的研究比較多，但國(guó)外的研究和實(shí)際應(yīng)用很少。在我國(guó)，目前對(duì)汽車尾氣凈化的研究達(dá)到了歐IV水平的三效催化劑，主要采用陶瓷蜂窩狀材料或金屬作為基體，涂層中主要為高比表面、多孔狀的A1₂O₃以及CeO₂-ZrO₂組分涂層在堇青石載體上，活性組分為Pt-Pd-Rh[胡準(zhǔn)，孫科強(qiáng)，徐柏慶，“Pt-BaO催化劑的NO_x儲(chǔ)存-還原化學(xué)及結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系”，催化學(xué)報(bào)2011，32，17-26]，但是該類型催化劑在富氧條件下對(duì)NO_x的凈化效果不佳。目前國(guó)內(nèi)外脫硝的技術(shù)主要有三種，NO_x直接分解，選擇性催化還原（SCR）及NO_x儲(chǔ)存/還原（NSR）技術(shù)。然而，無(wú)論是目前的三效催化劑還是NSR或SCR催化劑，一般采用的均是貴金屬型催化劑。這2種凈化技術(shù)采用的均是催化劑性能較優(yōu)的貴金屬Pt，Pd或Rh，其貴金屬價(jià)格昂貴，且資源有限，貴金屬催化劑的熱穩(wěn)定性低，抗SO₂中毒性能差和催化劑容易失活，限制了機(jī)動(dòng)車尾氣中的NO_x凈化催化劑的進(jìn)一步應(yīng)用。

目前NO_x凈化領(lǐng)域的前沿研究主要集中在提高催化劑的熱穩(wěn)定性和抗SO₂中毒能力，很多研究專注于不斷尋找新的催化載體或改變?cè)休d體以提高催化劑的催化性能，因此尋找一種性能好的新型催化劑載體具有十分重要的意義，NO_x凈化常用載體有Al₂O₃，CeO₂-ZrO₂等氧化物或復(fù)合氧化物。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究主要集中在提高催化劑的凈化效率和降低催化劑的制備成本，我們課題組結(jié)合之前的研究，以鋁土礦為基體，通過(guò)稀土金屬、堿土金屬和過(guò)渡金屬和活性金屬組成的復(fù)合涂層制備了三層汽車尾氣NO_x凈化催化劑。并通過(guò)汽車中實(shí)際存在的各種惡劣氣氛的模擬，測(cè)試催化劑的NO_x凈化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低溫、高活性、易再生的NO_x選擇性催化還原凈化催化劑，該催化劑在較寬的空燃比范圍內(nèi)均表現(xiàn)高的NO_x凈化活性，且可操作窗口較寬。

本發(fā)明提供的汽車尾氣凈化催化劑包含3層，第一層是采用酸和熱處理的鋁土礦基體，第二層是稀土金屬、堿土金屬和過(guò)渡金屬組成的復(fù)合涂層，第三層是Ni、Ag、Mn、V₂O₅、W和Mo等中一種或任意兩種組合。

所述催化劑中的基體是酸和熱處理的鋁土礦，其特征在于：所述酸和熱處理鋁土礦采用如下辦法制備獲得：經(jīng)過(guò)弱酸,水熱、擴(kuò)孔、焙燒及氫氣處理.具體如下：（1）鋁土礦基體的預(yù)處理:a:弱酸預(yù)處理2-10h,水熱130-170℃處理48-96h,焙燒溫度400-550℃,氫氣還原4-8h.（2）第二層和第三層在60-80℃和快速攪拌下通過(guò)涂層方式涂在鋁土礦基上，并烘干；（3）然后在400-550℃焙燒。處理后的鋁土礦在液氮溫度為-196℃下利用氮?dú)馕?脫附測(cè)試比表面積為170-200m²/g，優(yōu)選190-200m²/g。

所述的催化劑第二層是稀土金屬、堿土金屬和過(guò)渡金屬組成的復(fù)合涂層，其特征在于：在攪拌下將稀土金屬、堿土金屬和過(guò)渡金屬加入到鋁土礦的基體的漿料中，攪拌時(shí)間1～6h。