[发明专利]一种用于降解NO的Ag-Ti-Zr催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效降解NO的三元催化剂Ag-Ti-Zr配方及其制备方法，属于大气污染治理和环保催化环境领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染物之一，NOx主要包括NO、NO₂和N₂O，其中，NO占据90％以上。汽车尾气中的NOx主要来于内燃机燃烧过程的1600℃高温和富氧条件下生成的氮氧化物。NOx不仅危害人体健康，还会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染。因此，必须对汽车尾气排放的NOx加以控制。稀燃技术可以提高燃油的利用率，降低燃油成本，但传统三效催化剂无法有效去除汽车尾气中的NO_x，因此研发富氧条件下有效去除NO_x的催化剂至关重要。

与传统三效催化剂相比，Ag/Al₂O₃催化剂不仅具有活性好、寿命长、成本低、热稳定性好等特点，还具有良好的抗氧中毒能力，在氧气浓度较高的条件下仍具有较高的活性。因此，Ag/Al₂O₃催化剂是最具潜力的HC-SCR催化剂之一。Chaieb等【[1]On the origin of the optimum loading of Ag on Al₂O₃in the C₃H₆-SCR of NOx，Applied Catalysis B:Environmental 142–143(2013)780–784.】通过等体积浸渍法制备Ag/Al₂O₃催化剂，当Ag负载量为2％时，催化剂的Ag表面密度最大，为0.7Ag/nm²Al₂O₃，同时该催化剂表面的伪单层Ag₂O簇分散度最大，催化剂的活性最高。在原料气为400ppm C₃H₆、385ppm NOx和8％O₂的基础上，450℃时NO转化率约70％，起燃温度约415℃。浸渍法法制备的单Ag催化剂催化活性较低(最高NO转化率为70％)，起燃温度高(415℃)，不能满足工业应用的需求，若要满足工业需求需进一步提高其催化活性。

发明内容

本发明制备1.5％Ag/0.5％Ti/1％Zr/Al₂O₃催化剂在原料气组分为400ppm C₃H₆、400ppm NOx和4％O₂的条件下，400℃时NO转化率达63％，450℃时NO转化率达83％。本发明催化剂的最优NO转化率为83％，起燃温度为386℃。与Ag/Al₂O₃催化剂的催化活性(最优的450℃时NO转化率约70％)和起燃温度(415℃)相比，本发明提供的用于降解NO的Ag-Ti-Zr三元催化剂具有较好的高中低温催化活性和较低的起燃温度。本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。

本发明的技术方案为：一种用于高效催化降解NO的三元催化剂，其特征在于所述催化剂是以20～40目γ-Al₂O₃为载体，以过渡金属Ti、Zr为助剂和贵金属Ag为活性组分，采 用分步浸渍法制备而成。首先对载体进行焙烧预处理，然后采用湿式浸渍法负载助剂Zr，水浴干燥焙烧后再负载助剂Ti，水浴干燥焙烧后再负载活性组分Ag。其中，以γ-Al₂O₃载体质量为基准，助剂Zr质量百分含量为1～1.5％，助剂Ti质量百分含量为0.5％～3％，活性组分Ag质量百分含量为1.5％～2％。

本发明还提供了上述三元催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

(1)载体的预处理

将20～40目γ-Al₂O₃载体放入瓷坩埚中，放入马弗炉焙烧，以除去吸附的水、CO₂等杂质，自然冷却后放入干燥器中备用。

(2)助剂Zr的负载

采用湿式浸渍法，称取计量的锆盐搅拌形成透明溶液，称取(1)处理的γ-Al₂O₃载体加入上述溶液，静置40min，80℃水浴3h，110℃干燥12h，在500℃焙烧3h，得到负载Zr助剂的催化剂。

(3)助剂Ti的负载