[發明專利]SAPO-18負載Cu和Er復合型催化劑的制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810093532.2
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108246359A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 葉青;韓帥;高琦;程水源;康天放
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

SAPO?18負載Cu和Er復合型催化劑的制備方法和應用，用于催化消除氮氧化物。通過水熱法制備出SAPO?18分子篩，將其與NH₄Cl交換，制備出氨型NH₄/SAPO?18分子篩，隨后將NH₄/SAPO?18分子篩加入硝酸銅和硝酸鉺溶液，通過多次離子交換法，制備出高比表面積(550m²/g～600m²/g)復合型Er?CuSAPO?18分子篩催化劑。所制催化劑在較寬的溫度(150℃～600℃)范圍內，對高空速(10,000h^?1～200,000h^?1)、高O₂濃度(10vl.％～20vl.％)、高H₂O含量(5vl％～10vl％)、NH₃含量(300ppm～1000ppm)和低NO濃度(300ppm～1000ppm)污染物具有高的催化消除效果(NO轉化率30％～95％)。并且該催化劑在較寬的溫度范圍下，在100小時內保持NO初始轉化率。

技術領域

本發明涉及一種用于催化消除NO的SAPO-18摻雜Cu和Er復合催化劑的制備方法及其選擇性催化消除NO的應用。

背景技術

當前汽車在成為人們方便的代步工具的同時也成為城市環境污染的主要污染源之一。早在二十世紀五十年代和七十年代，美國洛杉磯發生了兩次光化學煙霧事件先后導致全市四分之三的人患病，因其嚴重的社會破壞性被稱為“二十世紀十大環境危害事故”之一，而機動車排放的廢氣是造成這一事故的主要因素之一。近些年來隨著我國各大城市汽車保有量的快速增加，尾氣污染已對人民生活已經造成極大的影響。汽車尾氣的組成繁多，主要包含有碳氧化物(CO)、碳氫化合物(CH)和氮氧化物(NO_x)等多種成分。其中氮氧化物可以通過人體的眼睛或者呼吸道進入體內，主要危害、損壞肺部呼吸道深部的肺泡及細支氣管。由于肺泡的表面水分含量較高，當氮氧化物進入肺泡后，氮氧化物會快速溶解在肺泡上，并在肺泡內積累80％的溶解量，另外部分氮氧化物會轉化為四氧化二氮。其中二氧化氮與四氧化二氮均能與人體呼吸道表面的水分作用進而產生硝酸與亞硝酸物質，強烈的刺激和腐蝕人體的肺組織，使人體肺泡膜和毛細血管的通透性極大受影響，導致肺水腫。另外，在肺泡處形成的亞硝酸鹽能滲入到人體血液中，引起血管膨脹和血壓降低，并且亞硝酸鹽與血紅蛋白反應產生高鐵血紅蛋白，減少血液中的氧含量。另外，血液中存在高濃度的一氧化氮亦可將血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，同樣導致身體缺氧。因此，當氮氧化物污染物主要以二氧化氮存在時，主要會影響人體的肺功能，導致人體罹患肺水腫等病變；而當氮氧化物污染物主要以一氧化氮存在時，主要會導致人體缺氧、血液中高鐵血紅蛋白含量升高，并且此時身體中毒現象發展迅速，會出現高鐵血紅蛋白癥和中樞神經損害癥狀，對人體造成極大的傷害。最后，NO_x的大量排放不僅會導致人類呼吸系統疾病，還會導致臭氧層破壞、光化學煙霧及溫室效應，并NO_x與SO₂一樣會導致酸雨的形成，造成耕地退化和建筑物受損等，因此減少氮氧化物的排放量顯得尤為重要。

由于治理NO_x難度大，控制和治理NO_x污染已成為當前環保研究中最活躍的課題之一。目前國內外有多種消除NO_x的方法，其中NH₃選擇性催化還原NO_x的方法比較成熟，已經應用于汽車尾氣(固定源)和火力發電廠(移動源)NO_x污染的治理。NH₃-SCR催化材料主要有貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、分子篩催化劑及其他催化材料4種體系，其中，V₂O₅-WO₃-TiO₂體系應用最為廣泛，目前該體系已商業化，但是柴油車實際負荷運行時的尾氣溫度范圍為150～700℃，V₂O₅-WO₃-TiO₂催化體系存在低溫活性不足、高溫熱穩定性差及高溫V(釩)揮發產生二次污染等問題。