[发明专利]一种基于铜‑钒双金属改性分子筛的选择性催化还原催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油机尾气净化技术领域，特别是涉及一种基于铜-钒双金属改性分子筛的选择性催化还原催化剂及制备方法。

背景技术

车用柴油机以其输出功率大、热效率高、结实耐用等优点而广泛应用于载重客、货车领域，为工农业生产和群众生活带来了极大的便利。但由于燃烧方式的限制，柴油机的NOx排放量相对较多，对大气环境和人体健康造成了严重的危害。特别是随着近年来我国柴油车保有量的迅速增长，柴油车的NOx排放总量及其在大气NOx排放总量中的贡献率也急剧提升，如2015年我国大气NOx排放总量为1859.8万吨，而当年机动车NOx排放总量为584.9万吨，且其中柴油车排放NOx对机动车NOx排放总量的贡献率高达70％。为应对机动车NOx排放所导致的环境恶化，世界上绝大多数国家都制定了排放法规限制机动车的NOx排放，且控制指标也日益严格。机动车排放法规的不断升级推动了机动车排放控制技术的发展，其中，选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction—SCR)技术已成为国际公认的最高效的柴油机NOx污染物净化技术之一，目前该技术已在满足国Ⅳ、国Ⅴ排放法规的国产柴油机上大规模应用。

现阶段国产车用柴油机上应用的SCR催化剂几乎全部是五氧化二钒 (V₂O₅)-氧化钨(WO₃)(或氧化钼MoO₃)-二氧化钛(TiO₂)-陶瓷载体型负载催化剂(以下简称钒基催化剂)。该型催化剂在反应温度300～450℃时对 SCR反应催化性能较好，而上述催化活性温度窗口较为适合主要运行于高速工况且强化程度不高的国Ⅳ、国Ⅴ柴油机，但由于低温活性和高温活性均较差，钒基催化剂并不适合应用于在城市道路中运行的柴油车(城市道路拥挤，机动车行驶速度慢，排气温度相对较低)以及高强化柴油机(排气温度＞450℃，相对较高)；同时，钒基催化剂中作为主活性成分的V₂O₅是高毒物质，在SCR催化剂中大剂量负载V₂O₅必然会危害环境安全；此外，钒基催化剂中必须添加WO₃或MoO₃作为相变稳定剂，减缓TiO₂由锐钛矿晶相向金红石晶相的转变，从而导致催化剂制备工艺复杂化及生产成本上升。另一方面，美国、日本等发达国家已开始在车用柴油机上使用铜或铁元素改性分子筛型SCR催化剂，该类型催化剂在低温SCR反应催化活性方面获得了一定改善，其50％转化率温度(T50)下降到250℃左右，但还是难以满足在我国城市道路中运行柴油车的使用需求(T50应该低于230℃)，且铜或铁改性分子筛型催化剂的高温SCR反应催化活性没有提高，也无法满足国产高强化柴油机的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铜-钒双金属改性分子筛的选择性催化还原催化剂及制备方法，适于柴油机NOx污染物净化用，以铜-钒双金属改性分子筛为主活性成分，以CeO₂和ZrO₂为助活性成分，以及γ-Al₂O₃和 SiO₂为涂层辅助材料的，柴油机NOx污染物选择性催化还原催化剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于铜-钒双金属改性分子筛的选择性催化还原催化剂，包括催化涂层与400目堇青石蜂窝陶瓷载体，以400目堇青石蜂窝陶瓷载体为基于铜-钒双金属改性分子筛的选择性催化还原催化剂的载体，其中所述催化涂层占质量百分比为10-30％；

所述催化涂层包括铜-钒双金属改性分子筛、助活性成分、涂层辅助材料，主活性成分、助活性成分所占质量百分比分别为10-25％和10-15％，余量为涂层辅助材料。

进一步地，所述主活性成分为铜-钒双金属改性分子筛，包括CuO和V₂O₅，其中，CuO所占百分比为50-80％

进一步地，所述分子筛为ZSM-5型分子筛，所述铜-钒双金属改性分子筛中ZSM-5型分子筛所占质量百分比为80-95％。

进一步地，所述助活性成分为CeO₂和ZrO₂，CeO₂占组分质量百分比为 60-90％。