[發明專利]一種基于銅?釩雙金屬改性分子篩的選擇性催化還原催化劑及制備方法

在審

• 申請號: 201711270699.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN107930678A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 胡朝穩;呂頌
• 申請（專利權）人: 合肥神舟催化凈化器股份有限公司
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙)11504
• 代理人: 毛雨田

技術領域

本發明屬于柴油機尾氣凈化技術領域，特別是涉及一種基于銅-釩雙金屬改性分子篩的選擇性催化還原催化劑及制備方法。

背景技術

車用柴油機以其輸出功率大、熱效率高、結實耐用等優點而廣泛應用于載重客、貨車領域，為工農業生產和群眾生活帶來了極大的便利。但由于燃燒方式的限制，柴油機的NOx排放量相對較多，對大氣環境和人體健康造成了嚴重的危害。特別是隨著近年來我國柴油車保有量的迅速增長，柴油車的NOx排放總量及其在大氣NOx排放總量中的貢獻率也急劇提升，如2015年我國大氣NOx排放總量為1859.8萬噸，而當年機動車NOx排放總量為584.9萬噸，且其中柴油車排放NOx對機動車NOx排放總量的貢獻率高達70％。為應對機動車NOx排放所導致的環境惡化，世界上絕大多數國家都制定了排放法規限制機動車的NOx排放，且控制指標也日益嚴格。機動車排放法規的不斷升級推動了機動車排放控制技術的發展，其中，選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction—SCR)技術已成為國際公認的最高效的柴油機NOx污染物凈化技術之一，目前該技術已在滿足國Ⅳ、國Ⅴ排放法規的國產柴油機上大規模應用。

現階段國產車用柴油機上應用的SCR催化劑幾乎全部是五氧化二釩 (V₂O₅)-氧化鎢(WO₃)(或氧化鉬MoO₃)-二氧化鈦(TiO₂)-陶瓷載體型負載催化劑(以下簡稱釩基催化劑)。該型催化劑在反應溫度300～450℃時對 SCR反應催化性能較好，而上述催化活性溫度窗口較為適合主要運行于高速工況且強化程度不高的國Ⅳ、國Ⅴ柴油機，但由于低溫活性和高溫活性均較差，釩基催化劑并不適合應用于在城市道路中運行的柴油車(城市道路擁擠，機動車行駛速度慢，排氣溫度相對較低)以及高強化柴油機(排氣溫度＞450℃，相對較高)；同時，釩基催化劑中作為主活性成分的V₂O₅是高毒物質，在SCR催化劑中大劑量負載V₂O₅必然會危害環境安全；此外，釩基催化劑中必須添加WO₃或MoO₃作為相變穩定劑，減緩TiO₂由銳鈦礦晶相向金紅石晶相的轉變，從而導致催化劑制備工藝復雜化及生產成本上升。另一方面，美國、日本等發達國家已開始在車用柴油機上使用銅或鐵元素改性分子篩型SCR催化劑，該類型催化劑在低溫SCR反應催化活性方面獲得了一定改善，其50％轉化率溫度(T50)下降到250℃左右，但還是難以滿足在我國城市道路中運行柴油車的使用需求(T50應該低于230℃)，且銅或鐵改性分子篩型催化劑的高溫SCR反應催化活性沒有提高，也無法滿足國產高強化柴油機的使用需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于銅-釩雙金屬改性分子篩的選擇性催化還原催化劑及制備方法，適于柴油機NOx污染物凈化用，以銅-釩雙金屬改性分子篩為主活性成分，以CeO₂和ZrO₂為助活性成分，以及γ-Al₂O₃和 SiO₂為涂層輔助材料的，柴油機NOx污染物選擇性催化還原催化劑及其制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于銅-釩雙金屬改性分子篩的選擇性催化還原催化劑，包括催化涂層與400目堇青石蜂窩陶瓷載體，以400目堇青石蜂窩陶瓷載體為基于銅-釩雙金屬改性分子篩的選擇性催化還原催化劑的載體，其中所述催化涂層占質量百分比為10-30％；

所述催化涂層包括銅-釩雙金屬改性分子篩、助活性成分、涂層輔助材料，主活性成分、助活性成分所占質量百分比分別為10-25％和10-15％，余量為涂層輔助材料。

進一步地，所述主活性成分為銅-釩雙金屬改性分子篩，包括CuO和V₂O₅，其中，CuO所占百分比為50-80％

進一步地，所述分子篩為ZSM-5型分子篩，所述銅-釩雙金屬改性分子篩中ZSM-5型分子篩所占質量百分比為80-95％。

進一步地，所述助活性成分為CeO₂和ZrO₂，CeO₂占組分質量百分比為 60-90％。