[發明專利]一種脫硝催化劑、其制備方法及在尾氣或廢氣脫硝中的應用

有效

• 申請號: 201711240016.X
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN109847795B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 曹磊;田鵬;劉中民;向驍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本申請涉及一種脫硝催化劑、其制備方法及應用。所述脫硝催化劑含有金屬離子交換分子篩和載體，所述含有金屬離子交換分子篩負載于所述載體上；所述脫硝催化劑在35KHz震動頻率下超聲波處理1小時，所述含有金屬離子交換分子篩從所述載體的脫落率x的范圍為0＜x≤0.5％。本申請通過對涂覆漿液pH值的精確調配，選取工業常用的單一成分粘結劑，摒棄了粘結劑合成步驟，制備出涂層牢固、性能優異的整體結構菱沸石SCR催化劑。得到的SCR催化劑具有優良的涂層牢固度，能夠耐受柴油機頻繁啟停及變載，并且具有優異的催化活性。由于本方法不需要對粘結劑進行特殊處理，因而具有生產成本低、重復性好的特點，非常適合大規模生產。

技術領域

本申請涉及一種分子篩型柴油車尾氣脫硝整體催化劑及其制備方法，屬于催化劑制備領域。

背景技術

隨著我國經濟社會的發展，大氣污染問題日益凸顯。其中，機動車尾氣排放造成的污染占有相當的比重，而柴油車，尤其是中、重型柴油車排放尤其顯著。

氨選擇性催化還原法已經被確認為柴油車尾氣脫硝的主流技術路線。釩基氧化物催化劑在滿足國四排放標準過程中，已經體現出水熱穩定性低、低溫活性不高等局限。金屬離子穩定的分子篩型SCR催化劑(金屬離子為Cu或者Fe)，尤其是具有菱沸石(CHA)結構，如SSZ13和SAPO34分子篩，則體現出更高的活性溫度窗口(200至600℃)，更好的水熱穩定性能，隨著我國燃油及排放標準的不斷升級，對分子篩型脫硝催化劑的應用迫在眉睫。

在柴油車尾氣脫硝領域，催化劑普遍采用整體結構型式存在，即催化劑以涂層形式，涂覆在堇青石蜂窩陶瓷或金屬蜂窩載體上。根據不同的安裝位置，脫硝催化劑面臨高速氣流的長期沖刷，以及柴油機頻繁變載情況下的冷熱沖擊，由此對催化劑涂層的牢固度提出了非常高的要求。在保證催化劑性能的前提下，低成本、高效的催化劑生產工藝，成為分子篩型SCR催化劑大規模應用的關鍵。

制約催化劑工業應用的另外一個重要因素是分子篩的涂覆技術。現有的涂覆技術往往從粘結劑的制備方面著手，增加了涂覆工藝的復雜性，同時也意味著生產成本的提高。專利CN105413740A中公開了一種以硅鋁復合膠為粘結劑的Fe分子篩SCR催化劑涂覆方法，其主要特點通過在溶解后的擬薄酸性膠體體系中加入SiO₂粉末，控制體系pH值陳化后得到硅鋁復合粘結劑。專利CN104525242A公開了類似工藝，通過控制膠體粒徑，得到穩定的鋁鋯復合溶膠作為涂覆粘結劑，從而提高了催化劑的上載量和涂層牢固度。上述粘結劑在催化體系中引入了第三方干擾，如硅鋁的引入對催化劑的酸性分布會產生影響。因此，該方法不僅增加了催化劑大規模生產的工藝鏈條，提高了生產成本，而且也增加了催化劑性能的不確定性。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供一種脫硝催化劑。該脫硝催化劑具有優良的涂層牢固度，能夠耐受柴油機頻繁啟停及變載，并且具有優異的催化活性，低溫活性好、操作窗口寬。

所述脫硝催化劑含有金屬離子交換分子篩和載體，所述金屬離子交換分子篩負載于所述載體上；所述脫硝催化劑在35KHz震動頻率下超聲波處理1小時，所述金屬離子交換分子篩從所述載體的脫落率x的范圍為0＜x≤0.5％。優選地，x選自0.01、0.2、0.3、0.4、0.43、0.45、0.49、0.5中的任意一個及其中間的任意兩個值之間的范圍，例如0.45％～0.5％。

優選地，所述金屬離子交換分子篩中的金屬離子選自IIA族金屬離子、鑭系金屬離子、IB族金屬離子、VIIB族金屬離子、VIII族金屬離子中的至少一種。進一步優選地，所述金屬離子交換分子篩中的金屬離子選自銅離子、鐵離子、鈰離子、鎳離子、錳離子、鍶離子中的至少一種。

優選地，所述金屬離子包含同種金屬的至少兩種價態。例如，銅離子為Cu⁺和/或Cu²⁺，鐵離子為Fe²⁺和/或Fe³⁺。