[發明專利]一種用于柴油車尾氣凈化的SAPO-34分子篩催化劑的原位負載改性方法

有效

• 申請號: 201710440154.6
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107282101B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 李振國;邵元凱;高繼東;劉雙喜;任曉寧;李凱祥
• 申請（專利權）人: 中國汽車技術研究中心
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J33/00;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 薛萌萌

本發明涉及一種用于柴油車尾氣凈化的SAPO?34分子篩催化劑的原位負載改性方法，以SAPO?34分子篩為載體，以Cu、Mn、Fe等金屬元素為活性組分，通過對SAPO?34分子篩粉末的預處理，在不破壞其骨架結構的前提下活化其表面的Al₂O₃，并作為鋁源，在其表面和孔道內部原位合成含有Cu、Mn、Fe等元素的類水滑石前驅體，再經過400～600℃焙燒，得到原位負載了相應金屬氧化物的SAPO?34分子篩催化劑。將該催化劑的粉末樣品用于實驗室模擬氣氛下的NH₃?SCR反應，與單純的浸漬或者水溶液離子交換法制得的同類金屬改性SAPO?34分子篩相比，脫硝活性溫度窗口更寬，抗水熱老化性能有了很大提高。

技術領域

環保技術領域，機動車污染物排放控制技術方面，具體涉及一種用于柴油車尾氣凈化的SAPO-34分子篩催化劑的原位負載改性方法。

背景技術

隨著我國經濟與汽車工業的迅猛發展和居民生活水平的提高，我國的汽車保有量持續增加，這其中有相當一部分是柴油車，包括柴油乘用車與商用車。柴油車以其更加節能、經濟性好、動力充沛、排放的溫室氣體更少等優點不僅在國民生產中起著無法替代的作用，并且在乘用車領域也受到消費者的青睞。但由于柴油機富氧燃燒的特點，導致柴油機的氮氧化物(NO_X)排放較高，是導致霧霾氣候的重要影響因素之一。為此，國內外排放法規均對機動車NO_X排放提出限制，隨著我國排放法規的日益嚴格，在國Ⅴ、國Ⅵ階段單純通過缸內優化措施難以達到排放要求，故合理的運用尾氣后處理技術并將其與缸內凈化措施相結合將成為未來解決柴油機排放的主要技術手段。

在目前常用的后處理技術手段當中，NH₃-SCR技術最為成熟，并可與柴油機氧化催化器(DOC)及柴油機顆粒物捕集器(DPF)完美耦合，達到同時降低PM排放和NO_X排放的目的。國內目前應用最廣泛的商業SCR催化劑主要為釩基SCR催化器，其主要活性成分是V₂O₅/WO₃/TiO₂。但隨著排放法規的日益嚴格，柴油機冷啟動階段的NO_X排放被嚴格控制，由于釩基SCR溫度區間相對狹窄并且V₂O₅具有高毒性，故研究新的替代材料很有必要。

金屬改性分子篩SCR催化劑被認為是SCR催化器未來的發展方向，分子篩的主要成分為具有篩分特性的結晶態的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，包括ZSM-5、SAPO-34、SSZ-13等，通過離子交換的方法可以使分子篩負載金屬活性物種，相比于釩基SCR催化劑，分子篩SCR催化劑具有出色的NO_X低溫轉化效率和高空速適應性。但是水熱穩定性差是該系列催化劑用于柴油車后處理系統的主要問題。分子篩SCR催化劑在水熱條件下失活的主要原因之一是其負載的金屬活性物種容易聚集成金屬氧化物顆粒，從而降低其分散性導致催化活性的下降。也有學者認為是由于金屬物種從離子位上脫除，以及分子篩的脫鋁。在水熱條件下，這種脫鋁和金屬離子遷移最終導致催化劑骨架和活性位的破壞。迄今為止，對上述問題的解決還在探索當中。

發明內容

有鑒于此，為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于柴油車尾氣凈化的分子篩催化劑的原位改性方法，該方法不是簡單的離子交換，而是在SAPO-34分子篩的表面原位生長了含有活性金屬元素(銅、錳、鐵)的類水滑石納米薄層，從而提高了活性金屬元素與分子篩載體結合的牢固性，同時由于類水滑石的模板效應又使得活性金屬元素能夠保持高度的均勻分散。另一方面，類水滑石薄層對分子篩骨架也能起到一定的保護作用，從而提高其水熱穩定性和催化活性，并且在焙燒后形成介微孔復合結構。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于柴油車尾氣凈化的SAPO-34分子篩催化劑的原位負載改性方法，其特征在于，包括以下步驟：