[發(fā)明專利]一種二次改性分子篩整體式SCR催化劑的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011118595.2
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112371166A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 王攀;于丹;雷利利
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01J29/72;B01J29/46;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/56
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本發(fā)明涉及SCR)催化劑，具體涉及一種二次改性分子篩整體式SCR催化劑的制備方法。本發(fā)明在原有的雙層涂覆的Cu基和Fe基分子篩組合催化劑的基礎上，將稀土元素、堿金屬元素以及其他過渡金屬元素引入到第二層催化劑涂層中，進一步有效地提升催化劑的SCR活性。同時本發(fā)明改進了傳統(tǒng)的雙層涂覆方式，不需要二次制備催化劑涂層漿料和涂覆，而是利用定量浸漬法使活性金屬離子溶液通過范德華力自由地浸潤在制備好的催化劑涂層上，簡化了操作工藝。通過本發(fā)明的制備方法所制備的雙層涂覆的分子篩整體式SCR催化劑活性組分分散均勻性高，具有較高的NOx轉化效率和較寬的催化活性窗口，同時具有良好的水熱穩(wěn)定性和抗二氧化硫中毒性能。

技術領域

本發(fā)明涉及SCR)催化劑，具體涉及一種二次改性分子篩整體式SCR催化劑的制備方法，本發(fā)明屬于催化劑制備和汽車尾氣后處理技術領域。

背景技術

SCR催化劑是指利用還原劑(主要是NH₃)將廢氣中排出的氮氧化物(NOx)還原為氮氣(N₂)和水(H₂O)。隨著我國機動車保有量的增加，汽車尾氣中排放出的NOx已經(jīng)成為城市空氣污染的重要來源，同時工業(yè)的迅速發(fā)展帶來的NOx排放也進一步給人類健康構成了巨大威脅。隨著越來越嚴苛的排放法規(guī)的實施，NOx排放限值也越來越低，因此高效的SCR后處理段顯得尤為重要，這對SCR催化劑的制備和性能提出了更高的要求。

國六標準下，柴油車SCR脫硝催化劑已經(jīng)逐漸由國五的釩基催化劑逐漸轉為分子篩催化劑。為了實現(xiàn)較高的NOx催化轉化活性和較寬的活性溫度窗口，分子篩催化劑由于其良好而穩(wěn)定的催化性能和較為低廉的成本而廣泛應用于SCR系統(tǒng)中。分子篩是一種由氧原子連接的硅鋁四面體構成的結晶型硅鋁酸鹽，因其更高的催化活性、更寬的活性溫度窗口和更高的水熱穩(wěn)定性引起了學者的廣泛關注。分子篩比表面積較大、酸性位可調、骨架結構多樣，種類豐富，來源廣泛，成為柴油車NH₃-SCR催化劑的研究熱點。從骨架結構區(qū)分，其類型主要包括BEA、CHA、MFI和FER，其中研究較多的典型沸石種類分別為Beta、SSZ-13、ZSM5和鎂堿沸石。其中Cu、Fe基分子篩催化劑因其較高的NOx催化轉化活性和較寬的活性溫度窗口備受關注。Fe基分子篩高溫性能較好且具有較好的抗硫性能,Cu基分子篩低溫NOx轉化效率較高,而Cu/Fe復合分子篩可以優(yōu)勢互補實現(xiàn)更佳的NH₃-SCR活性。

利用堿金屬和稀土元素(如鑭(La)或鈰(Ce))的摻雜可以提高Cu、Fe基分子篩催化劑的穩(wěn)定性和NH₃-SCR活性。Fan等(https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.03.049)發(fā)現(xiàn)Ce或La的摻雜可以顯著提升Cu-SAPO-34的水熱穩(wěn)定性，有效地延緩了分子篩的脫鋁過程并抑制了Cu物種的團聚失活。除了稀土元素的直接摻雜，Cu、Fe基分子篩SCR催化劑的物理空間上的分層涂覆是一種簡捷可行值得探究的方式。Pranit S.Metkar等人(http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2012.09.008)研究發(fā)現(xiàn)對于雙層涂覆的Cu基和Fe基分子篩組合催化劑，采用67％的Cu-CHA頂端涂覆33％的Fe-ZSM5的組合方式時，催化劑可以實現(xiàn)最寬的活性溫度窗口和理想的催化性能。這是因為，催化體系在高溫下充分地利用了高選擇性Fe基分子篩頂層，在低溫時時利用了高活性Cu基分子篩底層。這樣，催化劑不僅可以獲得較寬的活性溫度窗口，還可以提高N₂選擇性和水熱老化穩(wěn)定性。因此，可以采用雙層涂覆的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直接摻雜在Cu、Fe基分子篩中引入堿金屬和稀土元素，改善催化劑的NH₃-SCR活性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種二次改性分子篩整體式SCR催化劑的制備方法。

按照本發(fā)明提供的技術方案，所述二次改性分子篩整體式SCR催化劑的制備方法包括以下幾個步驟：