[發明專利]尾氣凈化用的介孔復合氧化物催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410616590.0
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104324728A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 陳英;陳航榕;施劍林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

技術領域

本發明涉及了一種NH₃-SCR催化劑及其制備方法，尤其涉及一種具有晶化介孔結構的復合氧化物催化劑及其制備方法，屬于環境催化凈化領域。

背景技術

柴油車以其低油耗、高功率的特點得到了越來越廣泛的應用，但是來自柴油車尾氣中的氮氧化物(NOx)是形成硝酸型酸雨和光化學煙霧、破壞臭氧層的主要大氣污染物之一，具有很強的毒性，給自然環境和人類生產生活帶來嚴重的危害。因此，消除氮氧化物已成為當前環保領域中一個急需解決的問題。

目前，氨選擇性催化還原法(NH₃-SCR)被認為是富氧條件下NO_x脫除最有效的方法之一，其基本原理是NH₃作為還原劑，在催化劑的作用下，將NO_x等還原成無害的N₂和H₂O，該技術的關鍵在于使用高性能的催化劑。其中V₂O₅-WO₃/TiO₂催化體系由于其較高的催化性能，在固定源(燃煤電廠煙氣)以及移動源(柴油車尾氣)脫硝中已得到成功應用，但也存在很多問題，如催化劑的熱穩定性較差、低溫NH₃-SCR活性不足等。因此需要對該類催化體系進行性能優化來滿足柴油車尾氣排放的要求。

發明內容

本發明旨在克服現有尾氣凈化用催化劑在性能方面的步驟，本發明提供了一種尾氣凈化用的介孔復合氧化物催化劑及其制備方法。

本發明提供了一種尾氣凈化用的介孔復合氧化物催化劑，所述介孔復合氧化物催化劑的組成化學為V₂O₅-WO₃-CuO_x-Al₂O₃/ZrO₂-TiO₂，其中，V的質量與ZrO₂、TiO₂質量和之比≦10％，W的質量與ZrO₂、TiO₂質量和之比≦20％，Cu的質量與ZrO₂、TiO₂質量和之比≦10％，Al的質量與ZrO₂、TiO₂質量和之比≦5％，x的取值范圍為0≦x≦1，優選0＜x≦1。

較佳地，所述介孔復合氧化物催化劑具有介孔結構，介孔的孔徑為5-30nm，所述介孔復合氧化物催化劑晶化程度高，比表面積為60-200m²/g。

較佳地，所述介孔復合氧化物催化劑能夠在200-500℃下使用。

又，本發明還提供了一種上述介孔復合氧化物催化劑的制備方法，所述方法包括：

1)將造孔劑、可溶性釩釩鹽、可溶性釩鎢鹽、可溶性釩銅鹽、可溶性釩鋁鹽、草酸在水中均勻混合得到第一混合液；

2)將鋯源和鈦源均勻分散于醇溶液中得到第二混合液(醇溶液的作用是盡量使鋯源和鈦源的水解速度趨于一致，使它們更好地混合，得到均勻的鋯鈦載體)；

3)將步驟1)制備的第一混合液和步驟2)制備的第二混合液得到第三混合液，其中第三混合液中金屬元素的比例符合所述介孔復合氧化物SCR催化劑中金屬元素的比例；

4)將步驟3)制備的第三混合液在100-150℃水熱，接著過濾、洗滌并干燥，得到沉淀物；

5)將步驟4)得到的沉淀物在400-600℃焙燒，得到所述介孔復合氧化物催化劑；

或者直接將釩鹽、鎢鹽、銅鹽、鋁鹽、草酸、正丙醇鋯和鈦酸正丁酯混合制備第三混合液，依次進行步驟4)和步驟5)，制備得到所述介孔復合氧化物催化劑。

較佳地，步驟1)中，均勻混合的方式為在20-50℃水浴加熱并攪拌2-6h，造孔劑為Brij-35和/或P123。

較佳地，步驟2)中，鋯源包括正丙醇鋯、正丁醇鋯、叔丁醇鋯和/或乙醇鋯等，鈦源包括鈦酸四丁酯和/或鈦酸異丙酯等。

較佳地，步驟2)中，醇溶液中的醇為乙醇和/或異丙醇等，醇溶液中醇的質量分數為80-100％。

較佳地，步驟2)中，均勻分散的方式為在室溫攪拌1-5小時。

較佳地，步驟4)中，將第三混合液先在20-50℃水浴加熱并攪拌6-12小時，再在100-150℃水熱20-30小時(該工序中水浴加熱并攪拌的功能是加速溶解，使反應物更好地混合；水熱反應合成出的材料分散性好且純度高)。