[发明专利]用于柴油车尾气处理的整体式SCR蜂窝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车尾气净化处理技术领域，涉及一种催化剂，特指一种用于柴油车尾气处理的整体式SCR蜂窝催化剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，近年来，随着经济快速发展，我国汽车产量和保有量一直呈高速增长趋势。机动车(尤其是柴油车)排出的NOx给环境带来了巨大的破坏作用，氮氧化物（NOx）是酸雨和光化学烟雾污染致成气体。我国NOx污染日益严重，一些特大型城市的空气氮氧化物浓度超标，氮氧化物的环境容量已基本处于饱和状态，一些地方甚至出现光化学烟雾。

我国即将执行柴油车国Ⅳ标准，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机与汽车必须符合国Ⅳ标准的要求。同国Ⅲ相比，氮氧化物排放降低30%。国家“十二五”规划纲要中也将降低氮氧化合物(NOx)的排放列为约束性四大强制指标之一，要求“十二五”期间累计降低10%。根据这些要求，我国必须对柴油车排放的NOx进行控制。

选择性催化还原技术（SCR）由于其具有较高的脱硝效率、N2选择性以及良好的经济性，目前已成为世界上应用最多、最为成熟有效的一种脱硝技术。目前，应用最广的是NH3-SCR技术，即利用还原剂NH3将NOx还原为无害的N2和H2O。NH3-SCR技术的核心是催化剂，目前商用SCR催化剂大多是钒基催化剂，以TiO2为载体，V2O5或V2O5-WO3为活性组分。该催化剂具有良好的中温活性，在300℃-400℃温度范围内脱硝效率达90%以上，但是由于组分简单，其低温和高温活性较差，对硫和水蒸气敏感，容易失活。因此，对现有SCR脱销催化剂及其制备方法进行改进以拓宽其活性温度窗口、提高其抗毒性能成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足公开了一种用于柴油车尾气处理的整体式SCR蜂窝催化剂及其制备方法。该催化剂活性温度窗口宽，NOx脱除率高，抗毒性能强，本发明同时提供了其科学合理、简单易行的制备方法。

用于柴油车尾气处理的整体式SCR蜂窝催化剂，由蜂窝陶瓷载体和涂覆在蜂窝孔表面的涂层组成，所述的涂层由ZrO2/TiO2复合氧化物载体和催化剂活性组分组成，所述ZrO2/TiO2复合氧化物载体中各组分含量为：ZrO25-20wt%，TiO250-85wt%，所述催化剂活性组分中各组分含量为：V2O51-5wt%，WO31-10wt%，Fe2O31-5wt%，CuO1-5wt%，稀土金属氧化物1-10wt%，其余为粘结剂，所述粘结剂为拟薄水铝石。

上述的稀土金属氧化物是金属镧、铈、镨、钕中的一种或多种氧化物的组合。

上述的整体式SCR蜂窝催化剂活性温度窗口（转化率≥85%）为160～550℃。

上述的ZrO2/TiO2复合氧化物载体采用共沉淀法制备，以氨水为沉淀剂，反应液pH值约为10。

用于柴油车尾气处理的整体式SCR蜂窝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）载体的预处理：将蜂窝陶瓷载体用去离子水洗涤，在105～120℃的条件下干燥5-6h备用；

（2）ZrO2/TiO2复合氧化物载体的制备：按照权利要求1所述的氧化物质量分数称取硝酸锆和硫酸氧钛溶解在适量去离子水中制得锆钛混合液，将其与氨水通过并流的方式加到含有少量水的反应器中，通过调节氨水的流速控制反应液的pH值约为10，将得到的沉淀物抽滤、洗涤、用Ba(NO3)2检测，然后在60～120℃干燥5～12小时，300～500℃焙烧3～5小时。

（3）钒钨锆钛粉体催化剂的制备：按照权利要求1所述的氧化物质量分数称取钨酸铵和偏钒酸铵，将其依次溶于5%草酸溶液中制得浸渍液，将步骤（2）制备的ZrO2/TiO2复合氧化物载体浸于浸渍液中，浸渍温度80～90℃，浸渍时间3～6h，浸渍完成后在60～120℃干燥5～12小时，300～500℃焙烧3～5小时。

（4）催化剂浆料的制备：将硝酸铁、硝酸铜、稀土金属氧化物前驱体和粘结剂按照权利要求1所述氧化物质量分数加入到含有氧化锆球的球磨机中，再加入适量冰醋酸和去离子水，球磨5～10分钟，使各组分完全溶解并混合均匀，然后加入步骤（3）制备的钒钨锆钛粉体催化剂和适量去离子水，继续球磨5～10分钟，期间加冰醋酸或氨水调节pH值2～5，制成催化剂浆料，浆料固含量40～60wt%，粘度400～600Pa.S。

（5）涂覆：采用浸渍、吹扫的方式将步骤（4）制备的催化剂浆料直接涂覆在步骤（1）处理的蜂窝陶瓷载体上，对涂覆前和涂覆后的蜂窝陶瓷载体进行称重，以确定涂覆量。