[发明专利]一种SCR分子筛催化剂用陶瓷载体的预处理方法及SCR分子筛催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及柴油车排气后处理技术中，一种能够满足国VI排放法规的选择性催化还原催化器(Selective Catalyst Reduction,SCR)，特别是涉及SCR催化剂制备及涂层工艺。

背景技术

随着汽车行业的发展(2011年底国内汽车产销量达1934.8万辆)，我国的能源和机动车环保问题变得非常严峻，人们的健康已经受到极大的威胁，我国也相继出台了日益严格的排放法规，2013年7月1日我国正式实施柴油车国IV排放标准，然而我国后处理技术仍相对落后，国内产品大多基于国外技术。

柴油车尾气主要包括NO_X和PM。其中，柴油车的NO_X去除技术主要为SCR技术路线。该技术路线所使用的催化剂材料主要为钒-钨-钛材料。但是，五氧化二钒属于高毒物质，对人体健康危害较大。并且钒-钨-钛材料低温性能(小于200℃)和高温性能(大于550℃)差，目前城市公交工况下已出现低温性能差的缺陷，随着政策法规中对排放的控制越来越高，在未来的国Ⅴ甚至国Ⅵ阶段，钒系材料将无法达到理想的催化效果。

分子筛材料在化工生产中应用极为广泛，同样在NOx脱除技术中也备受关注。早在1986年，Iwamoto等通过研究发现，离子交换型ZSM-5沸石分子筛也具有分解活性。尤其是Cu-ZSM-5型分子筛，表现出了较高的催化活性和稳定性。1990年，该组又报道了在含氧气氛下，烯烃和烷烃在Cu-ZSM-5上可以高效的还原NO。从此，开创了分子筛用于NOx去除的研究领域。国内清华大学、中科院环境生态研究中心、四川大学、无锡威孚力达、昆明贵金属研究所等多家研究机构和企业也在从事车用分子筛材料的研究和开发工作，但多数的分子筛配方活性主要表现在中高温区域，实际应用中的水抑制及硫中毒问题依然亟待解决。另一方面，分子筛涂覆技术也是目前研究的热点。涂覆率低、抗脱落率高等一系列的问题还有待解决。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种SCR分子筛催化剂用陶瓷载体的预处理方法及SCR催化剂的制备方法，以解决现有的分子筛催化剂涂覆率低、脱落率高等问题；所制备的催化剂具有较低的起燃温度(T_50％为155℃)，完全转化温度窗口较宽(T_90％温度区间为190-441℃)；具有较好的抗水热及抗硫老化性能：850℃，15％H₂O存在条件下进行水热老化后，催化剂的最大转化效率仍能达到100％。该催化剂涂覆于蜂窝陶瓷载体上，涂覆工艺简便，通孔率高，涂覆一致性好，另外，通过对陶瓷载体进行预处理、并添加助剂及粘结剂后，涂层抗脱落性能好，稳定性高。将催化剂涂覆大样进行封装后，与玉柴发动机(YC6L280)匹配。在发动机台架上进行SCR催化性能测试。测试结果表明，该催化剂ETC测试结果为NOx排放值为0.4g/kWh，能够满足欧VI排放法规要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种SCR分子筛催化剂用陶瓷载体的预处理方法，包括如下步骤：

将陶瓷载体高温煅烧后冷却至室温；

将煅烧后的陶瓷载体置于一定浓度的有机溶剂水溶液中浸泡；将浸泡后的陶瓷载体取出烘干，高温煅烧后冷却至室温，得到预处理后陶瓷载体。

进一步的，陶瓷载体的预处理方法，包括如下步骤：将堇青石蜂窝陶瓷载体在马弗炉中，450-550℃高温煅烧2.5-3小时后，冷却至室温；

将煅烧后的堇青石蜂窝陶瓷载体置于10％-30％的醋酸或草酸水溶液中浸泡3-5小时，取出放置于烘箱中100-170℃烘干，置于马弗炉中，600-650℃煅烧2-2.5小时，冷却至室温，得到预处理后堇青石蜂窝陶瓷载体。

进一步的，陶瓷载体的预处理方法，包括如下步骤：将堇青石蜂窝陶瓷载体在马弗炉中，550℃高温煅烧3小时后，冷却至室温；将煅烧后的载体置于20％醋酸溶液中浸泡4小时，取出放置于烘箱中150℃烘干，置于马弗炉中，650℃煅烧2小时，冷却至室温，得到预处理后载体。

本发明还提供一种新型SCR分子筛催化剂制备方法，包括如下步骤：

步骤1：利用上述陶瓷载体的预处理方法得到预处理后的堇青石蜂窝陶瓷载体；

步骤2：催化剂粉末制备：采用共沉淀法制备FeMnCo/SAPO-34催化剂；