[发明专利]用于柴油车尾气净化的低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以氨为还原剂的选择性催化还原低温催化剂及其制备方法，具体来讲，是一种治理柴油车及稀燃汽油机车尾气污染的SCR催化剂及其制备方法。

技术背景

柴油车尾气污染治理是一个国际性的技术难题和研究热点。目前我国柴油车尾气排放标准是国2和国3标准，柴油车尾气还没有加装尾气后处理系统，尾气净化后处理系统的关键部分是催化转化器，除了少数进口车辆，在我国尚无柴油车尾气净化催化剂的产业化应用。随着经济的发展和对环境要求的提高，我国正在准备实施国4标准，国4标准一旦实施，则必须加装后处理催化剂系统。因此，柴油车尾气净化实用催化剂开发和研究，已成为一项迫切需要解决的问题。选择性催化还原(SCR)是一种解决柴油车尾气氮氧化物污染的有效技术，欧美国家已经开发出用于柴油车尾气净化的NH₃-SCR催化技术，该技术也是目前柴油车尾气净化最成熟的可行性技术。当然，该技术的核心是NH₃-SCR催化剂。关于SCR催化剂的研究已有许多工作报道。Al₂O₃负载贵金属的催化剂曾有较多的研究工作，该类催化剂具有较好的稳定性，但是其催化活性较低，而且产生较多的反应副产物，另一个问题是具有较高活性的温度区间较窄，这是影响该催化剂应用的一个关键性因素。以二氧化钛为载体的钒钨钛催化剂（V₂O₅/WO₃/TiO₂）具有较好的NH₃-SCR活性，已经成为固定源NO_x脱除的商品化催化剂，但是该催化剂的低温活性差， 而且V₂O₅价格昂贵，并且毒性大。目前已有许多研究工作（200910219526.8；201010606894.0）对其进行改进，主要是添加过渡金属离子，以获得好的低温催化性能。然而，此类催化剂尚无解决催化剂的热稳定性问题，即活性组分V₂O₅在较高的温度下能够发生挥发，失去活性；同时钛基催化剂的TiO₂载体在较高的温度下易发生晶型转变从而使催化剂失活，这些问题严重影响到催化剂的应用，特别是在实用催化反应过程中需要进行催化剂的再生，因此不能满足未来实施欧5标准的要求。  

发明内容

本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种具有较高热稳定性、较好低温催化活性和较宽温度窗口的用于柴油车尾气净化的低温SCR催化剂，以及这种催化剂的制备方法。

本发明催化剂各组分按重量百分比计为：

硅铝比（Si/Al）为38-50的分子筛HZSM-5，40-80 %；钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O (A.R)，0-12.1 %；无水FeCl₃ (A.R)，0.1-10.7 %；乙酸锰 (A.R)，0.1-19.9 %；硝酸铈 (A.R)，0.1- 17.0 %；各组分的重量百分比之和为100%。各组分的纯度为分析纯（A. R）。

本发明催化剂的具体制备方法如下：

（1）按比例在去离子水中加入钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和无水FeCl₃，搅拌溶解后再加入分子筛HZSM-5，保持温度50-80 ℃，均匀搅拌，直到水分蒸干为止；

（2）在110-130 ℃温度下干燥12 h，再在500-700 ℃温度下煅烧3-6 h后，得到中间产品；

（3）按比例称取乙酸锰（A.R) 和硝酸铈(A.R)，与上述所制备的中间产品混合放于烧杯中，加入1-15 ml去离子水，电动搅拌24 h，然后用25%的氨水调节pH值至12-13，继续搅拌2 h，进行真空抽滤，即使用真空泵使溶液中的固体和液体分离，得到的固体再经去离子水多次洗涤，除去杂质；

（4）在110 ℃下恒温干燥12 h，再在350-550 ℃下焙烧5 h。

该催化剂的表达式为：Mn-Ce-Fe- Mo/ZSM-5。