[发明专利]一种金属载体负载铜基SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于SCR脱硝技术领域，具体涉及一种金属载体负载铜基SCR催化剂及其制备方法。本发明金属载体负载铜基SCR催化剂，包括载体和涂层，所述载体为金属载体，所述涂层为含铜分子筛，所述含铜分子筛中还含有稀土元素，所述稀土元素的含量占分子筛重量的0.1%‑5%。催化剂的制备工艺具体包括：金属载体预处理、配制分子筛浆液、浆液涂覆、催化剂焙烧。本发明制备的Cu‑SCR催化剂涂层分布均匀，涂层涂覆量高，可达到160 g/L，涂层与载体结合的牢固度高，涂层脱落率小于1%，并且生产工艺过程简单，便于大规模连续生产，台架测试显示在200‑500℃时NOx的转化率最高可达98.5%。

技术领域

本发明属于SCR脱硝技术领域，具体涉及一种金属载体负载铜基SCR(Cu-SCR)催化剂及其制备方法。

背景技术

化石燃料的燃烧过程中会产生大量的氮氧化物(NOx)，其中约有95％的NO和5％的NO₂，不仅会对人体健康造成巨大危害，还会对环境产生严重影响和破坏，例如光化学烟雾、酸雨、臭氧层空洞等现象都与NOx有关。因此，NOx的控制和治理迫在眉睫。

目前，选择性催化还原法(SCR)是被广泛应用的处理NOx的技术路线，经过多年发展，SCR技术在NOx排放量比重较高的柴油机和工业废气领域中应用较为广泛。近年来，随着人们对生态环保的日益重视以及环保法规的日益加严，传统的钒基SCR(V-SCR)技术暴露出低温段(300℃以下)脱硝性能较弱的短板，已越来越无法满足应用的要求，因而将会逐渐被具有更好低温脱硝性能的铜基SCR(Cu-SCR)催化剂取代。Cu-SCR催化剂的涂层材料为含铜分子筛，其具有更好的低温反应活性和耐水热稳定性。

相比陶瓷基蜂窝载体，金属载体具有升温快、耐热性强、强度高、孔径分布均匀集中的优点，因而用金属载体制备的SCR催化剂起燃快、抗热冲击性好、不易物理破损，且涂层分布更均匀。但由于分子筛粉末自身粘结性差，难以与金属载体形成牢固的结合力，不能满足机动车或工业脱硝装置的使用寿命要求。此外分子筛配制的浆液稳定性差，易分层沉降，涂覆过程中难以在载体孔道中形成均匀良好的分布，导致涂覆量上限较低，进一步影响了催化剂的性能。

如中国专利CN 104785289B公布了一种金属载体上分子筛涂覆的制备方法，金属载体需以稀硝酸超声振荡清洗干燥后焙烧预处理。HZSM-5分子筛先加水后用球磨机球磨，再加氧化铝粉、小孔拟薄水铝石粉、稀硝酸混合，再加水和柠檬酸后再球磨制浆，最终分子筛涂层脱落率≤5.0％。

中国专利CN 107442162B公布了一种金属载体活性涂层的制备方法，金属载体520℃焙烧处理2-4h，室温下浸泡在盐酸中超声20-40min，取出后用去离子水反复冲洗至pH呈中性后烘干，配制浆液时需加入铜盐、铁盐、金属助剂、去离子水、分子筛、氨基甲酸铵等组分，在45-60℃水浴加热，再加入玻璃纤维、粘结剂、表面分散剂。其实施例的涂层脱落率达到3.23％。

上述制备方法存在以下问题：(1)分子筛涂层与金属载体结合的牢固度低，涂层脱落率高；(2)金属载体预处理方法复杂、能耗高，分子筛浆液配制复杂、组分多，提高了成本而且降低了涂层中分子筛的比例，影响催化剂的脱硝性能；(3)涂层分布不均匀，涂覆量过少或涂覆次数过多，影响生产效率且提高成本；

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属载体负载铜基SCR(Cu-SCR)催化剂及其制备方法。本发明制备的Cu-SCR催化剂具有NOx转化率高、涂层牢固度高、浆液配制及载体预处理简单、涂覆简便且涂覆量高、涂层分布均匀等优势。本发明生产工艺过程简单、耗能低，便于大规模连续生产。

为解决现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：一种金属载体负载铜基SCR催化剂，包括载体和涂层，所述载体为金属载体，所述涂层为含铜分子筛，所述含铜分子筛中还含有稀土元素，所述稀土元素的含量占分子筛重量的0.1％-5％。