[发明专利]一种用于柴油车尾气脱硝的SCR钒系列催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油车尾气脱硝的催化材料领域，具体涉及一种用于柴油车尾气脱硝的SCR钒系列脱硝催化剂的制备方法。

 

背景技术

氮氧化物(NOx)对大气的污染是一个世界性问题，随着中国汽车工业的发展中国的氮氧化物不断加剧。 研究表明，2010年，我国汽车NOx的排放量约为600万吨，其中占汽车保有总量不到5%的重型柴油车排放了74%左右的NOx。“十二五”规划要求到“十二五”末，氮氧化合物总量排放比2010年减少10%。根据环境保护部的相关专家预测，到“十二五”末，如果重型柴油车保有量不再增加，且其中有一半左右的尾气排放符合国Ⅳ排放标准，那么重型柴油车的NOx排放量将比2010年下降15%以上。根据这一推测来看，如果要实现“十二五”规划中NOx减排的约束性指标，并非遥不可及。

选择性催化还原（SCR, 即selective catalytic reduction）脱硝技术已经被证实是最有效的柴油车脱硝技术之一。SCR脱硝技术是指利用尾气中CO、烃类有机物为还原剂或添加新的还原剂，在氧浓度高出NOx两个数量级或是更高的情况下，把有毒的NOx气体优先还原为无毒的N₂。随着排放法的越来越严格，SCR脱硝技术不仅在欧洲得到了广泛的应用，而且目前这种方法在国内治理发电厂、锅炉的NOx 排放中得到了成功的应用。

在SCR脱硝技术中，NOx的脱硝效率与所用催化剂的种类密切相关。因此，研究人员对SCR催化剂进行了系统、全面的研究。SCR催化剂根据不同的活性组分一般可以分为以下几种：贵金属体系、分子筛体系以及氧化物体系。在贵金属体系中一般以Pt系催化剂，这类催化剂的特点是低温活性好，但是选择性差，价格昂贵；分子筛催化剂主要以Cu/ZSM-5为代表，这类催化剂在（300-400 ^oC）区间具有优良的NOx脱除效率，然而它的水热稳定性比较差；氧化物的催化剂主要以钒系列的催化剂，这类催化剂（300-400 ^oC）区间具有高的NOx脱除效率，且具有优异的稳定性。综合考虑催化剂的各种性能以及生产成本，目前在工业界得到广泛应用的是钒系列的催化剂，然而这类催化剂的低温活性不够高，随着尾气排放法规越来越严格，需要对此类催化剂进行优化或寻找新的催化剂来进行替代以提高催化剂的低温活性，满足柴油车尾气排放要求。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种优化钒系列催化剂的方法，制备出一种具有较高的催化活性、较宽的温度窗口，用于柴油车尾气脱硝的SCR钒系列催化剂。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于柴油车尾气脱硝的SCR钒系列催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将二氧化钛载体在300-400^oC焙烧2-5小时；

（2）活性组分溶液的制备：先将偏钒酸铵和偏钨酸铵溶解到去离子水中，再加入适量草酸，搅拌均匀即可得到所述活性组分溶液；

（3）活性组分的负载：步骤（2）中所得的活性组分溶液以浸渍法将活性组分负载到步骤（1）中所得的载体上；

（4）待步骤（3）中得到的负载了活性组分的催化剂自然干燥后，将其在80-120^oC条件下干燥8-12小时；

（5）将步骤（4）中干燥后的负载了活性组分的催化剂在300-600 ^oC焙烧2-5小时，最后在680-800 ^oC焙烧2-5小时，即可得到目的催化剂；所述催化剂的载体为二氧化钛，二氧化钛载体占催化剂质量百分比的90-99.5%，催化剂的活性组分为五氧化二钒，负载到载体上的活性组分占催化剂质量百分的0.5-10%；助剂为三氧化钨，占催化剂质量百分比的0.5-10%。

所述的催化剂制备方法，步骤（2）中的偏钒酸铵的浓度为0. 2 -0.5mol/L，偏钨酸铵的浓度为0.01-0.02mol/L，草酸的浓度为0.3 -0.8mol/L。

所述的催化剂制备方法，步骤（3）中所述的浸渍法为等体积浸渍。

所述的催化剂制备方法，包括如下步骤：

（1）将二氧化钛载体在350-380^oC焙烧2-5小时；

（2）活性组分溶液的制备：先将偏钒酸铵和偏钨酸铵溶解到去离子水中，再加入适量草酸，搅拌均匀即可得到所述活性组分溶液；