[發明專利]一種船用柴油機尾氣用催化劑載體的制造方法

有效

• 申請號: 202010017689.4
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111167452B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 陳仁山;張偉
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J37/34;B01J37/03;B01J37/08;B01J35/10;B01D53/94;B01D53/56
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本發明涉及一種船用柴油機尾氣用催化劑載體的制造方法，通過將磁性的鐵氧化物微粒與氯化鋁的混合溶液放置在磁場環境下制成凝膠，在磁場環境下，磁性的鐵氧化物微粒相互之間形成有序可控的連接，磁性的鐵氧化物微粒相互交連，在混合溶液中以及凝膠中形成蜂窩狀的骨架結構。本發明制造方法能夠在一個凝膠過程中直接形成二元不混雜結構，且在該結構中，鐵氧化物與氧化鋁相互之間不混合、不混雜；且該二元不混雜結構相比于現有的載體大大地增加了比表面積，當催化劑涂覆在該載體上時，能夠形成非常高的比表面積，相比現有的蜂窩狀催化劑，能夠提高30?50%的比表面積，提高了NO_X的轉化率。

技術領域

本發明涉及船舶動力裝置尾氣處理領域，尤其涉及一種船用柴油機尾氣用催化劑載體的制造方法。

背景技術

隨著全球化和國際貿易的日益發展，貨物在全球各個國家和地區之間的運輸量越來越多，對于貨物運輸的需求也越來越大。而船舶運輸依靠其運量大、運輸距離遠、成本低的優點，已經成為國際貿易運輸中最主要的運輸方式，在國際貿易的貨物運輸中占有非常重要的地位。

而現在船舶用發動機主要有燃氣輪機、蒸汽輪機以及柴油機。其中柴油機具有熱效率高、經濟性好、啟動容易、對各類船舶有很強的適應性等優點，因而目前商船主要選用柴油機作為發動機。在國際物流運輸中，商用船舶主要使用柴油機作為動力來源，由于船舶運載量大、航行距離遠，因而在運輸過程中需要耗費大量的燃油，據統計，船用燃料油消耗占全球燃料油消耗總量的35％以上。而柴油機在消耗燃油時，產生大量的污染物，包括顆粒物、CO、NO_X、SO₂、HC等，其中顆粒物不但會造成嚴重的霧霾天氣，還會對人體健康造成損害，而HC、NO_X可在適宜的條件下產生毒性強烈的光化學煙霧，NO_X和SO₂易溶于水形成酸雨，對生態環境造成重大的破壞，CO對人體則具有毒性作用；上述排放的污染物對環境和人會造成很大的污染和破壞。而據統計，全世界船舶柴油機的燃燒每年向大氣排放NO_X約650萬噸、SO₂約600萬噸，因此，對船用柴油機的尾氣排放物進行處理，降低污染物的排放迫在眉睫。

目前，對于尾氣中NO_X的排放處理，目前比較成熟的一種是采用選擇性催化還原SCR，其工作原理是在催化劑的作用下，在一定溫度下，以氨或尿素為還原劑選擇性地與廢氣中的NO_X反應，生成無害的N₂和水，從而達到降低柴油機尾氣中NO_X含量的目的。該技術能夠使NO_X的排放量降低90％以上，且不需要改變柴油機的結構，因而被廣泛的應用。

目前船用SCR系統的催化劑主要為金屬氧化物，該催化劑被涂敷在載體上，該載體的主要的結構形式為蜂窩式，少數為波紋板式。通過蜂窩狀的載體，會增加載體的比表面積，也即增加催化劑與廢氣的接觸面積，使得催化劑與廢氣充分接觸，提高轉化率；而比表面積越大，催化劑與廢氣的接觸面積就越大，轉化率也就越高。但是，如何進一步提高催化劑載體的比表面積，一直是本領域技術人員探索和需要解決的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種船用柴油機尾氣用催化劑載體的制造方法，利用溶膠-凝膠法，制備鐵氧化物和氧化鋁二元不混雜氣凝膠材料結構，以鐵氧化物作為骨干結構，在鐵氧化物骨干之間的孔隙中形成氧化鋁支架，進而形成二元不混雜氣凝膠結構。

該船用柴油機尾氣用催化劑載體的制造方法，包括：

步驟一、制取含鋁鹽的溶劑；

步驟二、向步驟一得到的溶劑中加入磁性的鐵氧化物微粒，攪拌均勻，得到鋁鹽、磁性鐵氧化物微粒的混合溶液；

步驟三、將步驟二得到的混合溶液放置在磁場環境中，在0-4℃的溫度條件下，向步驟二得到的混合溶液中加入環氧化物，攪拌3-5分鐘；