一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑及其制備方法，包括SSZ-71分子篩，所述SSZ-71分子篩上負載有銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽離子中的一種或者多種；其制備方法包括以下步驟：通過鹽溶液與SSZ-71分子篩進行離子交換，除去分子篩中的堿金屬陽離子，將鹽溶液的金屬陽離子引入到分子篩孔道中，構(gòu)成催化反應(yīng)活性位，離子交換后，用去離子水清洗、干燥、煅燒；然后在水中分散，再加入粘合劑，涂覆到蜂窩載體上。該用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑，具有良好的高溫活性與水熱穩(wěn)定性，可以在更寬的溫度區(qū)間和高空速條件下具有高效的氮氧化物轉(zhuǎn)化率，可以大大降低柴油機尾氣對空氣的污染。
【專利說明】一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，特別是一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑及其 制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有用于柴油車尾氣脫硝的催化劑基本上是在蜂窩載體上涂覆具有脫硝活性的 催化劑粉末，然后把整體催化劑封裝到具有尿素噴射系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器當中。當柴油發(fā)動 機尾氣和作為還原劑的氨氣一起通過時，發(fā)生催化還原反應(yīng)，也就是氨氣與氮氧化物反應(yīng) 產(chǎn)生氮氣和水，從而脫除尾氣中含有的氮氧化合物，達到降低氮氧化物污染的目的。
[0003]目前用于柴油車尾氣脫硝的催化劑主要有兩種，第一種是釩鈦鎢氧化物催化劑， 以氧化鈦為載體，釩氧化物為主要活性組分，鎢氧化物作為助劑，其中鎢氧化物主要起到提 高催化劑水熱穩(wěn)定性的作用。但是這種催化劑的缺點是釩氧化物有很大的毒性，無論在催 化劑生產(chǎn)過程中，還是工作時，都會發(fā)生粉末脫落的情況，對環(huán)境造成很大危害，比如粉塵 吸入人體內(nèi)。第二種是以ZSM分子篩為載體，銅和鐵為活性組分。這種催化劑的缺點在于 催化劑的工作溫度區(qū)間窄，而且水熱穩(wěn)定性差，在實際工作中由于柴油發(fā)動機尾氣中水的 存在，銅和鐵容易在分子篩的孔道中流失，導(dǎo)致催化活性降低很快。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種高溫活性、水熱穩(wěn) 定性更佳的且可以在更寬的溫度區(qū)間和高空速條件下具有氮氧化物高轉(zhuǎn)化率的催化劑，用 于柴油機尾氣中的催化還原脫銷反應(yīng)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化 齊IJ，包括SSZ-71分子篩，所述SSZ-71分子篩上負載有銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽 離子中的一種或者多種。也可以采用鈦硅分子篩與SSZ-71分子篩的混合物來代替SSZ-71 分子篩。
[0006] 優(yōu)選的，所述銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽離子中的一種或者多種與 SSZ-71分子篩的質(zhì)量比為0. 5% -65%。
[0007] 優(yōu)選的，所述SSZ-71分子篩以硅鋁酸鹽的形式存在，其硅鋁原子摩爾比大于12。
[0008] 本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑 的制備方法，包括以下步驟，
[0009]A、通過一種或者多種金屬陽離子的鹽溶液與SSZ-71分子篩進行離子交換，除去 分子篩中的堿金屬陽離子，將鹽溶液的金屬陽離子引入到分子篩孔道中，構(gòu)成催化反應(yīng)活 性位，所述鹽溶液的金屬陽離子為銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽離子中的一種或者 多種，離子交換后SSZ-71分子篩的孔道結(jié)構(gòu)基本不變；
[0010]B、離子交換后，用去離子水清洗，干燥，煅燒，從而使交換到分子篩中的陽離子穩(wěn) 定結(jié)合；
[0011]c、經(jīng)B步驟之后的SSZ-71分子篩在水中分散，充分分散后再加入重量為SSZ-71 分子篩的1% -25%的粘合劑，然后涂覆到蜂窩載體上，在蜂窩載體的細小孔道壁上形成厚 度幾十微米的催化劑涂層。
[0012] 優(yōu)選的，所述鹽溶液為氯化物、醋酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或者其他齒化物。
[0013] 優(yōu)選的，所述干燥溫度為50°C-200°c，干燥時間為4h-48h;所述煅燒溫度為 200°C_600°C，煅燒時間為 2h-8h。
[0014] 優(yōu)選的，所述粘合劑為氫氧化鋁或者氫氧化鋯。
[0015] 優(yōu)選的，所述蜂窩載體為堇青石蜂窩載體。
[0016] 在離子交換前，可能需要對SSZ-71分子篩進行預(yù)煅燒以此除去SSZ-71分子篩孔 道與表面上的模板劑，這樣更有利于離子交換。
[0017] 本發(fā)明得到的一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑及其制備方法，其技術(shù) 效果是：該催化劑具有良好的高溫活性與水熱穩(wěn)定性，可以在更寬的溫度區(qū)間和高空速條 件下具有高效的氮氧化物轉(zhuǎn)化率，可以大大降低柴油機尾氣對空氣的污染。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0019] 實施例1 :
[0020] 本發(fā)明提供的一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑，包括SSZ-71分子篩， 所述SSZ-71分子篩上負載有銅離子，所述銅離子與分子篩的質(zhì)量比為6%。
[0021] 所述SSZ-71分子篩以硅鋁酸鹽的形式存在，其硅鋁原子摩爾比大于12。
[0022] SSZ-71分子篩的制備是現(xiàn)有技術(shù)，可參考專利號為200580047900. 0專利名稱為 分子篩SSZ-71組合物及其合成的方法合成SSZ-71分子篩。
[0023] 先通過現(xiàn)有技術(shù)制備出SSZ-71分子篩，對SSZ-71分子篩進行預(yù)煅燒以此除去 SSZ-71分子篩孔道與表面上的模板劑，這樣更有利于離子交換。然后通過帶有銅離子的氯 化銅溶液與SSZ-71分子篩進行離子交換，也可以是醋酸銅溶液、硝酸銅溶液、硫酸銅溶液 以及其他溴化銅等鹵化物溶液，除去SSZ-71分子篩中的堿金屬陽離子，將銅離子引入到分 子篩孔道中，構(gòu)成催化反應(yīng)活性位，離子交換后SSZ-71分子篩的孔道結(jié)構(gòu)基本不變；在離 子交換后，用去離子水清洗，在120°C干燥12h，然后在500°C條件下煅燒4h，從而使交換到 分子篩中的銅尚子穩(wěn)定結(jié)合；再將上述處理后的SSZ-71分子篩在水中分散，充分分散后加 入重量為SSZ-71分子篩的10%的氫氧化鈉粘合劑，也可以采用氫氧化鋯粘合劑，涂覆到堇 青石蜂窩載體上，在堇青石蜂窩載體的細小孔道壁上形成厚度幾十微米的催化劑涂層。
[0024] 將制備好的堇青石蜂窩載體封裝到柴油機尾氣排放系統(tǒng)中，與排氣管相連接。 同時也將負載相同銅離子質(zhì)量的并涂有Cu-ZSM-5催化劑的堇青石蜂窩載體以及涂有 Cu-Beta催化劑的堇青石蜂窩載體分別與不同的排氣管相連接。
[0025] 在反應(yīng)空速為90000QT1)，800ppmNH3,800ppmN0,8% 02相同的反應(yīng)條件下，使N0、 氨氣與氧氣一起分別通過涂有Cu-SSZ-71催化劑的堇青石蜂窩載體、涂有Cu-ZSM-5催化劑 的堇青石蜂窩載體以及涂有Cu-Beta催化劑的堇青石蜂窩載體，在不同溫度下測得的氮氧 化物的轉(zhuǎn)化率值，得到表1的實驗數(shù)據(jù)：
[0026] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑，其特征在于：包括SSZ-71分子篩，所 述SSZ-71分子篩上負載有銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽離子中的一種或者多種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑，其特征在于：所述 銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽離子中的一種或者多種與SSZ-71分子篩的質(zhì)量比為 0? 5% -65%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑，其特征在于： 所述SSZ-71分子篩以硅鋁酸鹽的形式存在，其硅鋁原子摩爾比大于12。
4. 一種制備權(quán)利要求1所述的用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑的制備方法，其 特征在于：包括以下步驟， A、 通過一種或者多種金屬陽離子的鹽溶液與SSZ-71分子篩進行離子交換，除去分 子篩中的堿金屬陽離子，將鹽溶液的金屬陽離子引入到分子篩孔道中，構(gòu)成催化反應(yīng)活性 位，所述鹽溶液的金屬陽離子為銅離子、鐵離子、鈦離子與稀土金屬陽離子中的一種或者多 種； B、 離子交換后，用去離子水清洗，干燥，煅燒； C、 經(jīng)B步驟之后的SSZ-71分子篩在水中分散，再加入重量為SSZ_71分子篩的 1% -25%的粘合劑，然后涂覆到蜂窩載體上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑的制備方法，其特征 在于：所述鹽溶液為氯化物、醋酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或者其他齒化物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑的制備方法，其特征 在于：所述干燥溫度為50°C _200°C，干燥時間為4h-48h ;所述煅燒溫度為200°C _600°C，煅 燒時間為2h-8h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于柴油車尾氣催化還原脫硝的催化劑的制備方法，其特征 在于：所述粘合劑為氫氧化鋁或者氫氧化鋯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7任一所述的用于柴油車催化還原脫硝的催化劑的制備方法，其特 征在于：所述蜂窩載體為堇青石蜂窩載體。
【文檔編號】B01J29/76GK104368380SQ201410531104
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】張保才 申請人:寧波高新區(qū)永石科技有限公司