[发明专利]高温蜂窝催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高温蜂窝催化剂及其制备方法。其特征在于首先制得蜂窝陶瓷坯体，然后在一定温度下，将蜂窝陶瓷坯体浸渍在多组分金属离子和氨基甲酸铵混合体系中，经高温燃烧处理得到蜂窝状催化剂。本发明的目的在于提供高温蜂窝催化剂及其制备方法，本发明制备的蜂窝催化剂在230~535℃的NOx的转化率均高于78%，535℃NOx转化率为79.8%，显示了较好的高温NOx活性，同时还具有涂层牢固度高、活性组分分布均匀、耐热冲击的优点。本发明制备过程简单、易于控制。

技术领域

本发明涉及高温蜂窝催化剂及其制备方法，属于汽车排放技术领域，尤其属于用于SCR脱硝的催化剂制备领域。

背景技术

为满足NOx排放法规，机内净化及后处理技术必不可少。目前， SCR技术已成为中重型柴油机企业首选降低 NOx技术路线，其原理是利用尿素水解产生的氨气和汽车尾气中的NOx经过涂有活性涂层的载体时，NOx快速被氨气还原为氮气和水，氨气和NOx之所以能够在后处理载体上进行快速的化学反应，是与载体上催化剂组成密不可分的。载体的作用除了承担着涂层和催化剂外，还提供合适的催化反应通道，催化剂与载体如何组合使其功能发挥至最大，研究表明，整体式蜂窝催化剂被认为是较为理想的能够将催化效果发挥最大，而整体式蜂窝催化剂主要分为涂覆式和共混挤出式两种。涂覆式是将催化剂粉末与一定的添加剂混合制备成催化剂浆料涂覆在蜂窝陶瓷载体上，形成一定厚度的活性涂层，目前主要使用的催化剂有钒钨钛催化剂和分子筛催化剂。然而此种方法面临着涂层不牢固不高的问题，即随着使用里程的增加，载体上的催化剂会发生脱落，导致NOx转化率降低，无法满足排放法规要求；共混挤出成型法制备蜂窝催化剂是将催化剂与一定的添加剂混合，通过一系列的工艺步骤挤压成蜂窝状，即催化剂均匀的分布于载体的各个部分，此种方法缩短了SCR整体式蜂窝催化剂制备工艺流程，弥补了传统涂覆式整体催化剂涂层脱落的问题，提高了整体式SCR催化剂的耐久里程。近年来分子筛催化剂由于温度窗口宽、环境友好、NOx活性高等优点在SCR领域取得良好的效果，发达国家已经逐步使用。许多研究发现Fe基或Cu-Fe/zeolite催化剂的De-NOx效率高，在SCR领域具有较广阔的发展前景。然而随着环保法规的日益严格，对NOx限值的要求越来越高，欧VI阶段NOx限值为0.4g/Kwh，相比欧V下降80%，实际上，在不含硫、无尘、无水条件下，很多催化剂都呈现了优异的NOx活性，但是在道路验证时，大多数分子筛催化剂不具高温NOx转化率高、较好的抗硫能力及高温热冲击的要求。

CN201510873743.4公开了一种高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂,属于工业脱硝技术领域,所述高强度蜂窝式薄壁脱硝催化剂各组分按照以下重量份数：TiO₂80份～85份、SiO₂1份～2份、Ca(OH)₂5份～10份、WO₃5份～10份、V₂O₅0份～2份、玻璃纤维1份～3份混合而成。该技术方案与现有技术相比,通过Ca(OH)₂的加入,减少催化剂中的结合水,增强催化剂颗粒之间的结合力,使其催化剂强度增强；同时Ca离子的加入能够在一定程度上提高催化剂的反应活性,提高催化效率,具有有益的技术效果。本发明还提供了一种上述催化剂的制备方法,该制作方法较现有的工艺,催化剂泥料挤出更容易,生产成本更低,具有广阔的市场前景。

CN201510846064.8公开了一种抗高温蜂窝式脱硝催化剂,包括催化剂载体、活性成分和抗高温助剂,所述催化剂载体为二氧化钛,所述活性成分为五氧化二钒,所述抗高温助剂为三氧化二铝和三氧化钨,且各组分的质量份数为：二氧化钛50～70份,三氧化二铝20～40份,五氧化二钒0.1～2份,三氧化钨5～10份。本发明所述的一种抗高温蜂窝式脱硝催化剂,通过在催化剂中加入一定比例的三氧化二铝,能够提高脱硝催化剂抗高温能力,且可以降低脱硝催化剂的生产成本。本发明还公开了所述的一种抗高温蜂窝式脱硝催化剂的制备方法。