[發明專利]一種凈化用多功能催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010113654.0
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111266123B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 沈岳松;金奇杰
• 申請（專利權）人: 南京環福新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J27/188
• 分類號: B01J27/188;B01J37/08;B01D53/94;B01D53/56;B01D53/72;B01D53/62
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 韓正玉;徐冬濤

本發明公開了一種凈化用多功能催化劑及其制備方法和應用，該催化劑以磷酸氫鋯和氧化鋁的混合物為載體，以鈰鎳鉻復合氧化物為催化活性組分，以金納米顆粒為助催化劑。以載體質量為基準，活性組分的質量百分含量為5％～10％，助催化劑的質量百分含量為0.2％～0.3％。將活性組分、助催化劑復合膠體溶液和催化劑載體攪拌均勻、陳腐、擠出成型，經干燥、焙燒制得。該催化劑環境友好，不僅能夠脫除柴油機尾氣中的NO_x，而且能夠協同催化脫除CO和HC，活性溫度區間寬，SO₂的氧化效率低。350?550℃內脫硝效率均大于95％，CO和HC氧化效率均大于90％。本發明催化劑性價比高，特別適用于中速柴油機多組分煙氣凈化領域。

技術領域

本發明涉及中速油機尾氣NO_x、CO和HC凈化用多功能催化劑及其制備方法，屬于環保催化材料和大氣污染治理領域，采用該方法制備的產品特別適用于中速柴油機多組分煙氣凈化領域。

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，而柴油車尤其是重型柴油車排放顯著。氨選擇性催化還原法因其效率高、穩定性好，已經被確認為柴油車尾氣脫硝的主流技術路線。選擇性催化還原(SCR)脫成為國內外工業應用研究的主流技術和發展方向。普通商業釩基催化劑雖然脫硝效率高，但其協同催化脫除CO和HC性能較差，活性溫度窗口較窄(300～410℃)，高溫活性差，熱穩定性能差，易SO₂中毒，且活性組分V₂O₅是一種在水中具有較高溶解度的劇毒物質，致使催化劑在生產、使用過程中都會產生二次污染，其廢棄催化劑的無害化處理也會再次增加環保壓力。稀土脫硝催化劑因其高效、穩定以及環境友好等特點已經被國家三部委指定為釩基脫硝催化劑的替代產品，因此，研發以稀土元素為基礎的新型柴油機中高溫SCR脫硝用催化劑是具有現實意義和理論需求的重要方向。

國內外柴油機尾氣凈化專利中多數涉及以分子篩為載體的脫硝催化劑，但這類催化劑面臨高速氣流的長期沖刷和柴油機頻繁變載情況下的冷熱沖擊，其催化劑涂層的牢固度較弱，且水熱穩定性較差，成為了制約催化劑規模應用的關鍵。專利(CN105413740A)公開了一種以硅鋁復合膠為粘結劑的Fe分子篩催化劑涂覆方法，其主要特點是通過在溶解后的擬薄酸性膠體中加入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，從而提高催化劑的負載量和涂層牢固度。專利(CN109847795A)采用工業堿性硅溶膠為粘結劑，增強涂層牢固度，能夠克服催化組分流失、磨損的問題。專利(CN109174171A)通過浸漬實現Cu鹽前驅體與SSZ-13分子篩混合，隨后制成漿料，涂覆到蜂窩載體內，經誒少后實現催化劑的活化和涂層的附著。上述催化劑雖然能夠解決催化涂層的牢固強度問題，但無法解決分子篩水熱穩定性差的問題。除分子篩載體催化劑以外，國內外還有少量專利涉及以金屬復合氧化物為載體的柴油機脫硝催化劑。專利(CN108940299A)公開了以Ti-Si-O_x復合氧化物為載體，V-W-M-O_x為活性組分，其制備的催化劑雖然熱穩定性良好，但活性溫度區間只有250-340℃，并不能解決柴油機高溫煙氣的凈化，溫度區間較窄。專利(CN107649122A)公開了一種用于柴油機尾氣凈化的組合催化劑，其中包括錳鈰低溫催化劑和鈰鎢高溫脫硝催化劑，但其低溫催化劑中以氧化錳為主要成分，易于產生SO₂中毒。

發明內容

本發明的目的是針對現有柴油機尾氣凈化領域的現狀及存在問題，而提出了一種具有較寬活性溫度區間，且能協同脫除NO_x、CO和HC的中速柴油機多功能催化劑，本發明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法，特別適用于中速柴油機多組分煙氣凈化領域。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：