[发明专利]一种复合分子筛脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合分子筛脱硝催化剂及其制备方法和应用，所述复合分子筛脱硝催化剂的载体为β分子筛、SAPO‑34分子筛、SSZ‑13分子筛与SSZ‑39分子筛的复合物，所述复合分子筛脱硝催化剂的活性组分为Fe与Cu。该催化剂具有优异的高水热稳定性与低温脱硝活性，特别适用于移动源脱硝过程制备方法均采用常规催化剂制备工艺，简单易行；整体成本相对SSZ系列分子筛具有较好优势。

技术领域

本发明属于分子筛类催化剂制备技术领域，具体涉及一种复合分子筛脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们环境意识的逐渐增强，对车辆、船舶等移动源尾气排放的要求也日益严格。与传统汽油机相比，柴油机具有燃烧效率高、燃油经济性好、尾气中CO和HC化合物浓度低以及温室气体CO₂排放少等诸多优点，因此广泛应用于载重卡车、公共汽车、各种特服车辆，远洋运输等。但柴油发动机技术不能减少氮氧化物(NOx)的排放，NOx已成为柴油机尾气中的主要污染物之一。

对于柴油机尾气NOx的治理主要有两种方式，机内净化和排气后处理技术。机内净化技术从源头入手，通过发动机的优化设计改善燃烧过程达到减少NOx排放之目的。但随着排放法规的日益严格，仅通过机内净化已不能使柴油机尾气达标排放，在柴油机上安装尾气后处理装置已成为必然。

目前主流柴油机生产商在尾气后处理技术上已基本达成共识，以尿素水溶液作为氨源的Urea-SCR法将是未来柴油机排放升级发展方向，其原理是将尿素水溶液喷入发动机尾气，尿素分解释放出NH₃，NH₃和NOx在催化剂作用下生成N₂和H₂O。

常用的SCR催化剂可以分为三类，即贵金属类、金属氧化物类与分子筛类。其中，Pt、Rh、Pd等贵金属类SCR催化剂，其低温段催化活性优异，但贵金属价格昂贵，操作温度窗口极窄，容易导致的NH₃非选择性氧化，且不耐硫，逐渐被其他催化剂所取代。

金属氧化物类脱硝催化剂是最早发展起来的，譬如：V基、Mn基与Fe基氧化物催化剂等，常用的载体有TiO₂，Al₂O₃，SiO₂气凝胶，ZrO₂等。其中，Mn基氧化物催化剂，具有极高的低温SCR性能，主要原因是Mn物种具有丰富的可变价态，所以MnOx催化剂的SCR活性和N₂选择性主要由Mn物种的氧化态、MnOx的结晶度及其比表面积等因素共同决定。Fe基氧化物催化剂，低温活性差，中高温活性较好。目前工业上用于固定源脱硝的催化剂为V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，在中温段(350～400℃)具有优异的NOx净化效率和抗SO₂中毒性能。虽然钒基NH₃-SCR催化剂已工业应用多年，也被广泛用于柴油车尾气等移动源NOx的净化。但仍存在着操作温度较高、操作温度窗口较窄、高温时N₂O大量生成造成N₂选择性下降，这些问题在移动源NOx净化过程中显得尤为突出，随着移动源污染物控制法规的日益严苛，该催化剂已经不能满足需求。