[發明專利]一種抗水硫中毒、抗水熱老化的SCR催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011552302.1
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112675900A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 謝利娟;王逸嬌;劉暢;鄧蕓;繆恒鋒;阮文權
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01J37/10;B01D53/56;B01D53/86;B01D53/94
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種抗水硫中毒、抗水熱老化的SCR催化劑及其制備方法，屬于催化劑制備技術領域。本發明利用Fe改性CuFe?SSZ?13催化劑、配合特定的焙燒制備方式，提高催化劑在NH₃?SCR應用中的抗水硫中毒能力，制得具有優異抗老化、抗水硫中毒性能的SCR催化劑。本發明方法所得SCR催化劑應用于NH₃?SCR催化反應，其抗水抗硫中毒能力和水熱穩定性均有所提高，經過水硫中毒后，相比于未改性的Cu?SSZ?13催化劑，在150℃?550℃的催化活性均有所提高，較高可實現53.5％左右的活性提升；經過水熱老化后，相比于未改性的Cu?SSZ?13催化劑，在150℃?550℃的催化活性均有所提高，較高可實現24.5％左右的活性提升。

技術領域

本發明涉及一種抗水硫中毒、抗水熱老化的SCR催化劑及其制備方法，屬于催化劑制備技術領域。

背景技術

據生態環境部發布的《中國移動源環境管理年報(2019)》顯示，截止2019年，我國機動車保有量達到3.48億輛，其中汽車保有量達到2.6億量，而排放量非常小的新能源汽車保有量僅占比1.5％。2019年，汽車CO、HC、NOx、PM排放量分別為694.44萬噸、171.226萬噸、622.252萬噸、6.8968萬噸。分別占總排放量的90％、90.5％、97.9％、93.2％，在機動車污染物排放中占有巨大的比例。根據往年國家移動源年報，柴油車尾氣排放貢獻了絕大部分的NOx和PM污染物，為進一步控制機動車污染物的排放，國Ⅵ法規已經于2019年在我國部分地區開始施行，其對各項污染物排放限值要求大幅度收緊，NO_x由國Ⅴ現階段的2000mg/kwh降低至國Ⅵ階段的460mg/kwh。因此具有優異的NH3-SCR催化性能和良好水熱穩定性的Cu-SSZ-13分子篩催化劑就成為了柴油車SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原法)催化劑的首要選擇。

SSZ-13分子篩，具有菱沸石(CHA)結構，由AlO₄和SiO₄四面體通過氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元環結構的橢球形籠(0.73nm×1.2nm)和三維交叉孔道結構孔道，具有較多的表面質子酸性中心以及可交換的陽離子，其比表面積可達700m²/g。Cu-SSZ-13催化劑因具有優異的NH₃-SCR催化性能和水熱穩定性，已經在國VI階段進行了商品化應用。

隨著機動車尾氣排放法規的加嚴和發動機效率的提高，特別是在冷啟動的情況下，對尾氣后處理系統的低溫活性提出更高的要求。目前，國Ⅵ標準對柴油油品含硫量的要求為不大于10mg/kg，而我國不同地區柴油油品質量參差不齊，柴油含硫量無法完全對標國Ⅵ柴油標準，柴油機動車的尾氣后處理系統經常會處在含有SO₂的環境中。柴油車尾氣中微量的SO₂會使得Cu-SSZ-13分子篩催化劑中毒，特別是在SO₂和水蒸氣的同時存在時的協同作用，會加重Cu-SSZ-13硫中毒的程度，致使其NH3-SCR低溫活性大大降低。所以提高Cu-SSZ-13分子篩催化劑的抗水硫中毒能力是十分必要的。

發明內容

技術問題：本發明克服、補充現有技術中存在的不足，提供一種優異抗老化、抗水硫中毒的SCR催化劑，配合特定方式，利用Fe改性CuFe-SSZ-13催化劑，提高催化劑在NH₃-SCR應用中的抗水硫中毒能力。

技術方案：

一種SCR催化劑的制備方法，所述方法是將Cu-SSZ-13與鐵源分散在水中，形成混合液，然后進行水熱反應；反應結束后、過濾收集固體、干燥，然后焙燒，獲得SCR催化劑CuFe-SSZ-13；其中，焙燒采用如下分段焙燒方式：480-500℃焙燒4-6小時，520-560℃焙燒0.5-5小時，600-620℃焙燒4-6小時。

在本發明的一種實施方式中，所述鐵源為水溶性鐵鹽，包括硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵。