[發明專利]鐵和鈰改性β分子篩選擇性還原催化劑及制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610079424.0
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN107029781B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 李進;王志光;李永賓
• 申請（專利權）人: 中觸媒新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01D53/56;B01D53/94
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 張亞軍;夏新

本發明公開了一種鐵和鈰改性β分子篩選擇性還原催化劑及制備方法與應用，無模板劑合成低硅鋁比β沸石分子篩作為催化劑基質組分，采用液態離子交換?浸漬方式引入Fe和Ce離子，以經過離子交換?浸漬改性后的粉末狀催化劑的總重量為基準，Fe元素占重量百分比為0.5～8.0％，Ce元素占重量百分比為0.5～6.0％；β沸石分子篩硅鋁比(摩爾比nSiO₂/nAl₂O₃)范圍是7.8～20。本發明的鐵和鈰共同改性β沸石分子篩選擇性還原催化劑主要用于處理含有NOx氣流的尾氣處理系統中，具有低溫范圍內優異的選擇性還原能力，并且有良好的水熱穩定性。

技術領域

本發明涉及一種選擇性還原催化劑(SCR)及其制備方法與應用，具體涉及一種金屬改性的選擇性還原催化劑及其制備方法與應用，進一步涉及一種鐵和鈰雙金屬改性的β分子篩選擇性還原催化劑及其制備方法與應用。改性后的β分子篩作為催化劑用于處理尾氣處理系統中，特別是作為催化劑用于處理含有氮氧化物(NOx)氣流的尾氣處理系統中，尤其是作為催化劑用于處理在氧氣存在的情況下含有氮氧化物(NOx)氣流的尾氣處理系統中。屬于化工合成技術及其應用領域。

背景技術

氮氧化物(NOx)會引起光化學煙霧、酸雨和溫室效應等一系列環境問題，已嚴重危害人類的健康，并且隨著機動車數量的增加和工業的迅速發展，NOx排放量日益增多，必將引起生態和環境的嚴重惡化。因而，消除NOx污染問題刻不容緩。目前，NOx主導控制技術是NH₃選擇性催化還原(NH₃-SCR)，其關鍵是選擇性能優異的催化劑，這將決定整個催化反應體系的成敗。Fe基分子篩催化劑因具有較寬的活性溫度窗口、優異的中高溫活性和N₂選擇性而在SCR研究領域受到廣泛關注，一直被認為是最具實際應用前景的脫硝催化劑。

持續的任務是提供用于SCR應用場合的具有成本效益的水熱穩定催化劑。與現有技術的SCR催化劑相比，需要顯示出類似或改善的SCR性能和穩定性的低成本催化劑。此外，所述催化劑應當在寬溫度范圍內顯示出高活性，其中尤其在約200℃下的低溫活性最為重要。

US3,308,069專利中首先描述β沸石的合成方法，其中使用四乙基銨陽離子作為結構導向劑。US4,554,145和US4,642,226專利中也分別提供用二芐基-1,4-二氮雜雙環[2,2,2]辛烷和二芐基甲基銨作為β沸石合成的模板劑，但是模板劑不僅造價昂貴，并且需要焙燒從分子篩微孔骨架中除去，增加了工藝流程和生產成本。

肖豐收等(Chem.Mater.2008,20，4533-4535)給出了一種合成沸石β的方法，其中在使用沸石β種晶下，使硅鋁酸鹽凝膠結晶，該方法不能穩定得到高結晶度的β沸石，合成條件下重復性不好，而且β沸石的收率低。

W02010/146156A描述了無有機模板合成具有BEA型骨架結構的沸石材料，尤其是無有機模板合成沸石β，該方法得到β沸石收率低、相對結晶度差，并且難以得到低硅鋁比β沸石分子篩。

另一方面，Majano等(Chem.Mater.2009,21，4184-4191)論述了具有低至3.9的Si/Al比的富Al沸石β材料，其可由在不存在有機模板下使用種晶的反應獲得，除不必使用昂貴且需要隨后通過焙燒從微孔骨架中除去的有機模板這一顯著優點之外，所述新型無有機模板合成法進一步允許制備具有非常低的Si/Al比的β沸石，該方法難以得到相對高結晶度的β沸石，硅鋁比可調節范圍較小，且產品的熱穩定性差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的不足，而提供一種鐵和鈰改性β分子篩選擇性還原催化劑，鈰(Ce)能夠提高β分子篩活性溫度窗口，使β分子篩在較寬溫度范圍內均具有較高的活性，尤其是在低溫條件下具有較高的活性；此外，鈰可以穩定鐵(Fe)在β分子篩中的分散，使鐵可以團聚，從而提高β分子篩的水熱穩定性；同時，鈰的加入還可以減少β分子篩表面硫酸鹽化合物的生成，進而提高β分子篩抗二氧化硫(SO₂)中毒性能。