[发明专利]一种用于发动机尾气中的银掺杂钙镁复合储存还原催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境催化净化技术领域，具体涉及一种用于发动机尾气中的银掺杂钙镁复合储存还原催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

环境保护部在近日所发布的《2015年中国机动车污染防治年报》中表示，2009年至2014年间，我国已连续六年成为世界机动车产销第一大国。机动车污染已成为我国空气污染的重要来源，是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因，机动车污染防治的紧迫性日益凸显。2014年，全国机动车保有量比1980年增加了33倍，其中汽车14452.2万辆，低速汽车972.0万辆，摩托车9153.0万辆。

随机动车保有量的快速增加，我国城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点，直接影响群众健康。2014年，全国机动车排放污染物4547.3万吨，其中氮氧化物(NOx)627.8万吨，颗粒物(PM)57.4万吨，碳氢化合物(HC)428.4万吨，一氧化碳(CO)3433.7万吨。汽车是污染物总量的主要贡献者，其排放的NOx和PM超过90％。

相比于其他发动机，贫燃发动机具有较高的燃料经济性，但也造成了常规三元催化剂脱氮效率的下降。日本丰田公司提出的氮氧化物存储-还原技术是一种有效适用于去除贫燃发动机所排放氮氧化物的催化技术。传统的氮氧化物存储-还原技术中使用的催化剂一般包含活性组分、存储组分和载体三部分。活性组分一般为贵金属元素，用于氮氧化物的氧化和还原；存储组分一般为碱金属或碱土金属的化合物，用于吸附氮氧化物；载体用于分散贵金属和存储组分的高比表面积材料。

上述催化剂在使用过程中，存储组分与贵金属的相互作用导致贵金属催化活性连续降低，使得氮氧化物的脱除率明显减弱。其次，上述催化剂长时间接触发动机排放尾气中含有的SO2气体，也易受硫侵蚀而中毒，同样严重削弱催化剂脱除氮氧化物的能力。

发明内容

针对上述脱氮催化剂存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供了一种用于发动机尾气中的银掺杂钙镁复合储存还原催化剂及制备方法和应用。本发明首先使用浸渍法，以ZSM-5分子筛颗粒为载体，以廉价的可溶性镧盐和银盐为原料，碱性溶液为共沉淀剂，将La与Ag负载于ZSM-5分子筛颗粒表面，焙烧后得到负载第一层的催化剂；然后将该催化剂置于溶解了氢氧化钙和氢氧化镁的丙三醇溶液中，先经氨水溶液滴定再加入硫醛或硫脲等有机物，将Ca、Mg和S负载于已负载有第一层催化剂颗粒的表面，干燥后可得负载有两层活性组分的催化剂颗粒。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供了一种用于发动机尾气中的银掺杂钙镁复合储存还原催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)配制溶液：将硝酸镧和硝酸银同时溶于去离子水中制得金属离子溶液，所述金属离子溶液中La离子、Ag离子两者的摩尔浓度之和为0.05-20mol/L，该溶液中La/Ag摩尔比为0.5：10-5：10；

(2)第一次浸渍反应：将第一步配制的所述金属离子溶液对ZSM-5分子筛颗粒进行等体积浸渍，然后在超声条件下将0.05-50mol/L的氨水溶液滴加入到浸渍液中，氨水溶液与所述金属离子溶液的体积比为2：10-5：1；

(3)焙烧：将第二步反应后的溶液过滤，将过滤后固体颗粒置于马弗炉中于120-600℃范围内焙烧，焙烧后得到负载于ZSM-5分子筛颗粒表面的固溶体，即负载第一层组分的催化剂；

(4)第二次浸渍反应：将氢氧化钙和氢氧化镁溶于丙三醇中，得到氢氧化钙摩尔浓度为0.05-20mol/L和氢氧化镁摩尔浓度为0.05-20mol/L的丙三醇溶液，溶液中Ca/Mg离子比为1：10-10：1；

再向所述丙三醇溶液中逐滴滴入摩尔浓度为5-25mol/L的氨水溶液，氨水溶液与所述丙三醇溶液的体积比为1：10-1：1；

将该氨水溶液和丙三醇溶液的混合液对已负载第一层组分的催化剂进行浸渍；

然后将硫脲浓度为0.05-50mol/L的丙三醇溶液滴加入浸渍液中，所述硫脲溶液与所述已溶解氢氧化钙、氢氧化镁的丙三醇溶液的体积比为2：10-5：1；在超声条件下溶液内各成分反应生成Ca_xMg_yS颗粒，即为催化剂的第二层组分；