[发明专利]在金属合金载体上制备氮氧化物选择性还原催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油车尾气净化领域，涉及到在金属合金载体上制备一种性能优化的氮氧化物选择性还原催化剂的方法

背景技术

随着大气污染的日趋严重，在世界范围内的环境保护已引起了人们的高度重视，柴油车尾气污染的控制技术是防止大气污染必须解决的重要环境问题。柴油车排放的污染物NO_X是对大气环境产生严重污染的一种有害气体，它可以在光诱导下形成光化学烟雾，危害人体的呼吸系统，破坏高空臭氧层，同时也是酸雨的重要成因之一。因此，对于柴油车中NO_X的催化净化是机动车尾气净化研究的热点。作为最有前途的后处理技术，SCR(Selective Catalytic Reduction)技术具有NO_X还原效率高，生成副产物少以及安全无毒的优点，近年来成为研究人员关注的热点。SCR技术的关键问题是选择优良的催化剂，所选择的催化剂应具有以下优点：高活性、好的机械强度、耐磨损性、有合适的工作区间且抗中毒能力强，这样的催化剂才能应用于实际的工艺生产过程。目前研究的催化剂有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和分子筛催化剂等。但是贵金属催化剂活性温度窗口较窄，选择性相对较差，反应过程中N₂O生成量较多；单一金属氧化物型催化剂高温下不稳定，而且催化活性不高；分子筛催化剂抗H₂O和SO₂的能力差，而且价格昂贵不适宜工业化生产使用。上述催化剂均存在各自的缺点，很难满足实际生产需要，本发明针对以上问题，通过生产与实践探索出一种起燃温度低、活性高且具有较宽的活性温度区间的SCR催化剂的生产工艺。

发明内容

本发明的目的是以金属合金为载体，采用独特的载体预处理方法，从而提供一种高效、且与金属载体有着较强结合能力的氮氧化物选择性还原催化剂的制备方法。本发明的方法能够解决目前柴油车SCR(Selective Catalytic Reduction选择性催化还原)催化剂起燃温度高、净化效果较差的问题。

本发明的SCR催化剂选取的金属合金载体为北京北冶功能材料有限公司出售的耐高温的Ni-Cr-Fe合金材料，其中Ni质量含量35％、Cr质量含量20％、Fe质量含量45％；以及Ni-Cr合金材料，其中Ni质量含量80％、Cr质量含量20％。金属合金载体表面经过预处理后涂敷玻璃陶瓷涂层，玻璃陶瓷涂层主体材料是选择加热后分解为具有搪瓷特性Al₂O₃的硝酸铝，以及加热后分解为具有高温延展性、耐磨性和耐腐蚀性SiO₂的正硅酸乙酯，再添加少量金属氧化物以优化涂层的性能。催化剂以金属氧化物为主要活性组分，适当添加少量稀土氧化物和贵金属提高催化性能。

本发明的选择性催化还原催化剂制备方法，其步骤为：

以蒸馏水为溶剂，配制质量浓度为10～15％的硝酸镍溶液、10～20％的硝酸锰溶液、10～12％的硝酸铜溶液、12～20％的硝酸钴溶液、10～15％的硝酸铁溶液、12～20％的硝酸铈溶液和15～20％的硝酸铬溶液，选取其中的2～4种溶液与质量浓度为2～5％的硝酸银溶液或质量浓度为0.1～0.5％的硝酸钯溶液等体积混合，配制催化剂溶液；然后将催化剂溶液采用浸渍涂敷的方式涂敷于的金属合金载体的玻璃陶瓷涂层上，涂敷后将金属载体在常温下微风吹干，然后于120℃～180℃下烘干；重复5～8次上述涂敷与烘干的过程，最后于600℃～1000℃下恒温焙烧1～5小时进行活化定型处理。

上述方法中所述的金属合金载体表面预处理过程为：

1)将金属合金载体完全浸入氨水、过氧化氢与去离子水的体积比为1∶2∶6的混合溶液中，超声波清洗1～4小时，碱洗去除金属表面的油污，其后烘干；

2)将上述金属合金载体再完全浸入盐酸、过氧化氢与去离子水的体积比为1∶2∶6的混合溶液中，酸洗时间为1～30分钟，中和残留碱液同时酸洗去除金属载体表面的氧化物，其后烘干；

3)将上述金属合金载体完全浸入去离子水中，超声波清洗1～4小时，洗去表面残留酸根离子等，其后烘干；

4)将上述金属合金载体完全浸入无水乙醇中，超声波清洗1～4小时，增强金属合金载体表面的分散能力，使涂敷的涂层更均匀，其后烘干；

5)将上述合金金属载体于空气条件下在500℃～1000℃下焙烧1～3小时，室温冷却。