[发明专利]一种抗水硫中毒、抗水热老化的SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗水硫中毒、抗水热老化的SCR催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。本发明利用Fe改性CuFe‑SSZ‑13催化剂、配合特定的焙烧制备方式，提高催化剂在NH₃‑SCR应用中的抗水硫中毒能力，制得具有优异抗老化、抗水硫中毒性能的SCR催化剂。本发明方法所得SCR催化剂应用于NH₃‑SCR催化反应，其抗水抗硫中毒能力和水热稳定性均有所提高，经过水硫中毒后，相比于未改性的Cu‑SSZ‑13催化剂，在150℃‑550℃的催化活性均有所提高，较高可实现53.5％左右的活性提升；经过水热老化后，相比于未改性的Cu‑SSZ‑13催化剂，在150℃‑550℃的催化活性均有所提高，较高可实现24.5％左右的活性提升。

技术领域

本发明涉及一种抗水硫中毒、抗水热老化的SCR催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

据生态环境部发布的《中国移动源环境管理年报(2019)》显示，截止2019年，我国机动车保有量达到3.48亿辆，其中汽车保有量达到2.6亿量，而排放量非常小的新能源汽车保有量仅占比1.5％。2019年，汽车CO、HC、NOx、PM排放量分别为694.44万吨、171.226万吨、622.252万吨、6.8968万吨。分别占总排放量的90％、90.5％、97.9％、93.2％，在机动车污染物排放中占有巨大的比例。根据往年国家移动源年报，柴油车尾气排放贡献了绝大部分的NOx和PM污染物，为进一步控制机动车污染物的排放，国Ⅵ法规已经于2019年在我国部分地区开始施行，其对各项污染物排放限值要求大幅度收紧，NO_x由国Ⅴ现阶段的2000mg/kwh降低至国Ⅵ阶段的460mg/kwh。因此具有优异的NH3-SCR催化性能和良好水热稳定性的Cu-SSZ-13分子筛催化剂就成为了柴油车SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)催化剂的首要选择。

SSZ-13分子筛，具有菱沸石(CHA)结构，由AlO₄和SiO₄四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼(0.73nm×1.2nm)和三维交叉孔道结构孔道，具有较多的表面质子酸性中心以及可交换的阳离子，其比表面积可达700m²/g。Cu-SSZ-13催化剂因具有优异的NH₃-SCR催化性能和水热稳定性，已经在国VI阶段进行了商品化应用。

随着机动车尾气排放法规的加严和发动机效率的提高，特别是在冷启动的情况下，对尾气后处理系统的低温活性提出更高的要求。目前，国Ⅵ标准对柴油油品含硫量的要求为不大于10mg/kg，而我国不同地区柴油油品质量参差不齐，柴油含硫量无法完全对标国Ⅵ柴油标准，柴油机动车的尾气后处理系统经常会处在含有SO₂的环境中。柴油车尾气中微量的SO₂会使得Cu-SSZ-13分子筛催化剂中毒，特别是在SO₂和水蒸气的同时存在时的协同作用，会加重Cu-SSZ-13硫中毒的程度，致使其NH3-SCR低温活性大大降低。所以提高Cu-SSZ-13分子筛催化剂的抗水硫中毒能力是十分必要的。

发明内容

技术问题：本发明克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种优异抗老化、抗水硫中毒的SCR催化剂，配合特定方式，利用Fe改性CuFe-SSZ-13催化剂，提高催化剂在NH₃-SCR应用中的抗水硫中毒能力。

技术方案：

一种SCR催化剂的制备方法，所述方法是将Cu-SSZ-13与铁源分散在水中，形成混合液，然后进行水热反应；反应结束后、过滤收集固体、干燥，然后焙烧，获得SCR催化剂CuFe-SSZ-13；其中，焙烧采用如下分段焙烧方式：480-500℃焙烧4-6小时，520-560℃焙烧0.5-5小时，600-620℃焙烧4-6小时。

在本发明的一种实施方式中，所述铁源为水溶性铁盐，包括硝酸铁、氯化铁、硫酸铁。