[发明专利]用于低温NH3-SCR去除柴油机NOx的铜基分子筛催化剂及其制备方法

说明书

一种用于低温NH₃‑SCR去除柴油机NO_x的铜基分子筛催化剂，属于柴油机尾气排气污染物控制技术领域。本发明采用硅铝磷氧四面体(SAPO‑34)为载体，以Cu为主活性组分，Ce为助催化剂组分。合成采用的各化学元素的配比为：1Al：1P：0.25Si：0.06Cu‑TEPA：(0.01/0.04/0.06/0.08)Ce：1.6PA：40H2O。具体催化剂制备工艺包括：Cu‑TEPA的合成；铜作为主活性成分的负载以及Ce作为助催化剂负载量的确定和负载、CuCe‑SAPO‑34整体结构的一锅合成。本发明采用铜铈分子筛催化剂取代传统钒基催化剂，降低了催化剂的环境危害，对低温活性和以及高低温选择性有较大幅度提高，在150～550℃宽温度窗口内有效降低NO_x，该催化剂具有较强的抗硫和抗水热老化性能，适用于我国高硫份柴油和城市道路通行状况。

技术领域

本发明涉及一种用于低温NH₃-SCR(氨气-选择性催化还原)去除柴油机NO_x的铜铈基分子筛催化剂，特别是一种同时含有铜和铈的低温活性的具有优异的150～550℃低温NH₃-SCR去除柴油机NO_x的铜铈基分子筛催化剂，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VI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尤其是低温温度区段(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。