[发明专利]宽温度窗口NH3-SCR去除柴油机NOx的钛基多元金属氧化物催化剂

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种用于宽温度窗口NH₃-SCR(氨气-选择性催化还原)去除柴油机NO_x的钛基多元金属氧化物催化剂，特别是一种含有V₂O₅、WO₃、MoO₃、MnO₂、CeO₂、Fe₂O₃，具有优异的100～550℃宽反应温度窗口NH₃-SCR去除柴油机NO_x的钛基多元金属氧化物催化剂，属于柴油机尾气排气污染物控制技术领域。 

背景技术：

燃烧优化结合尿素(Urea)-SCR被认为是目前技术条件下柴油车NO_x排放达到欧V甚至更高排放标准的最佳方案。近年来，车用Urea-SCR技术成为国内外关注的焦点。Urea-SCR本质上是以NH₃为还原剂的选择性催化还原反应，因为尿素不直接与NO_x反应，而是先被蒸发、热解成气态NH₃。 

商用钒(V)-基催化剂(V₂O₅/WO₃/TiO₂)在300-400℃温度范围对方程(1)所示的标准SCR反应有较高催化活性，但低温(＜250℃)活性较差。 

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O                             (1) 

柴油车排气温度随工况不同变化很大(可能范围：100～550℃)，为提高低温NO_x还原效率，国外提出NO预氧化结合SCR的技术方案，即把排气中占NO_x总量90％以上的NO部分氧化成NO₂，实现方程(2)所示的快速SCR反应。 

2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O                             (2) 

研究发现，在低温(＜250℃)条件下，当NO₂和NO的摩尔比接近1∶1时，反应(2)速率比反应(1)速率大一个数量级。在柴油车上安装氧化催化器(DOC)可有效氧化NO。DOC一般采用贵金属(Pt、Pd)做催化剂，但此类催化剂价格昂贵且易发生硫中毒，要求柴油中硫份不能超过50ppm。目前我国的燃油标准还未达到欧III标准(硫含量350ppm)，距离50ppm的目标还要相当长一段时间。 

此外，贵金属氧化催化剂会增加SCR系统复杂性和成本，给实际推广应用增加难度，因此，针对目前柴油车SCR系统的催化剂只在高温段(300-400℃)对SCR反应有较高活性，开发在较宽的温度范围(100-550℃)具有高活性和高选择性的新型催化剂是更理想的方案。 

NH₃-SCR催化剂中V/TiO₂基氧化物是比较成熟的SCR催化剂，但低温活性差。研究发现， 通过增加催化剂中V₂O₅比重可提高V-基催化剂低温活性，但同时也会促进柴油机尾气中SO₂氧化而导致催化剂中毒，并降低NO还原为N₂的选择性，WO₃和MoO₃主要作用是提高TiO₂载体的机械性能，抑制TiO₂的烧结和金红石化，并可抑制SO₂的氧化，增加催化剂的活性、选择性和热稳定性，另外WO₃的加入能和SO₃竞争TiO₂表面的碱性位并代替它，从而限制其硫酸盐化。