[发明专利]一种复合铜基分子筛催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合铜基分子筛催化剂，其特征在于湿态催化剂含有金属Cu活性主组分、金属Cu活性组分助剂、去离子水、活性组分导入剂、分子筛载体以及分散剂，其中湿态催化剂中对应的各组分质量配比为：金属Cu活性组分17～22份、活性组分助剂1.5～3.7份、去离子水18～29份、活性组分导入剂12～15份、分子筛载体33～45份及分散剂0.9～1.9份其活性组分负载率高，因而显著地提高了SCR的反应活性，具有更高的实际应用价值；简化了催化剂制备流程，合成条件易控制，易于工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种复合铜基分子筛催化剂及其制备方法，属于汽车排放技术领域，尤其属于SCR脱硝的催化剂制备领域。

背景技术

为满足排放法规，SCR 技术已成为中重型柴油机企业首选降低 NOx技术路线，并越来越为人们所接受并成为柴油机尾气 NOx后处理主流研究方向。SCR技术是利用尿素水溶液生的氨气来净化NOx，尿素溶液是一个非常复杂的一个反应体系，催化剂本身存在温度窗口，一般催化剂都能够达到高温段使用的要求，但是在低温下催化剂的活性很低，因而对催化剂提出了巨大难题。公交车长期处于低速行驶状态，或车辆处于刚启动状态时，尾气温度在200℃左右，甚至低于200℃，钒基催化剂的起燃温度为250℃，净化效果差，NOx排放超标。因此，采用低毒材料开发具有较好低温催化活性的新型 SCR 催化剂成为国内相关领域的研究热点，其中分子筛类催化材料的研究尤为活跃。

许多研究发现Cu基或Cu-Fe基分子筛催化剂对NOx分解具有较高活性,具有广阔的应用前景。如申请号CN 103127951 A专利中公开了一种用于柴油车尾气脱硝的低温SCR催化剂，使用铜、铁作为活性组分，通过多次等体积浸渍担载在分子筛上，低温效果好。申请号CN 102029178 B 专利公开了铜基分子筛催化剂及其制备方法，采用离子交换法制备铜基分子筛催化剂，配置乙酸铜和硝酸铈铵的混合液，再向混合液中加入分子筛载体ZSM-5 搅拌，最后经过烘干焙烧得到铜基分子筛催化剂，所得的铜基分子筛催化剂在200～500℃对NH3-SCR 反应非常高效，并且具有良好的抗水抗硫性能和稳定性。

申请号CN 103008002 A 专利公开了Fe和Cu复合分子筛催化剂的制备方法及应，以Fe或Cu为活性组分，ZSM-5、SSZ-13、SAPO-34、MOR或Beta分子筛为催化剂载体，采用离子交换法制备催化剂，然后，采用机械式串联制备的Fe分子筛催化剂和Cu分子筛催化剂，拓宽了分子筛催化剂的工作温度窗口，在200～500℃范围内，氮氧化物的净化效率达到95%以上。上述制备的Cu基或Cu-Fe基分子筛催化剂虽在不同程度上提高了催化剂的性能，但也存在如下问题：（1）多次浸渍过程繁琐，且活性组分分布不均匀；（2）离子交换要经过长时间的搅拌，再经过反复洗涤、过滤、烘干、煅烧，操作时间长且不容易实现大量工业化量产。本发明设计的思路是首先将铜离子及助剂金属离子的混合溶液与氨水发生化学反应，形成混合金属氨络合物；混合金属氨的络合物、分子筛载体及表面分散剂三者混合，在外加压力作用下，使混合金属氨的络合物快速与分子筛孔道及分子筛表面上的H+进行反应，进而将混合金属活性组分负载在分子筛上，经过高温煅烧后，形成价态丰富的CuOx被负载在分子筛载体上，此法活性组分负载率高，显著地提高了SCR的反应活性。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种复合铜基分子筛催化剂及其制备方法，首先将铜离子及助剂金属离子的混合溶液与氨水发生化学反应，形成混合金属氨络合物；混合金属氨的络合物、分子筛载体及表面分散剂三者混合，在外加压力作用下，使混合金属氨的络合物快速与分子筛孔道及分子筛表面上的H+进行反应，进而将混合金属活性组分负载在分子筛上，此法活性组分负载率高，因而显著地提高了SCR的反应活性，具有更高的实际应用价值；本发明简化了催化剂制备流程，合成条件易控制，易于工业化应用。