[发明专利]一种同时去除NOx和碳烟颗粒的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种同时去除NOx和碳烟颗粒的催化剂及其制备方法，所述催化剂以镁铝水滑石为载体，所述载体上负载有钾和钯，且负载顺序为先负载钾后负载钯。本发明针对柴油车高空燃比、低排气温度的特点，提供一种以镁铝水滑石为载体，负载有钾和钯，且负载顺序为先负载钾后负载钯的催化剂。该催化剂可以在高硫气氛(SO₂含量＞50ppm)下同时去除柴油车尾气中NOx和碳烟颗粒，且该催化剂的结构有助于增强其在富氧条件下的储氧能力以及在贫氧条件下的氧化还原性能。在本发明最优实施方式中，所述催化剂使碳烟颗粒的起燃温度降低到185℃；在250℃时，对NO的转化率达到89％。

技术领域

本发明涉及柴油车尾气催化净化领域，尤其涉及一种同时去除 NOx和碳烟颗粒的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国科技的快速发展及工业水平的日益提高，我国的经济呈现出更加繁荣的发展态势。其中，汽车工业的迅猛发展使得它不仅成为便捷人类出行的交通工具，同时也成为了城市大气中主要的污染排放源。柴油机因其热效率高、燃油经济性好、耐久性好及二氧化碳排放量低等优点而广泛应用于汽车动力。据国家统计局数据显示我国柴油机的生产量逐年增加，柴油车的保有量也持续增加，截止2017年末，我国柴油车保有量达到1956.7万辆。2017年，全国机动车排放一氧化碳(CO)3327.3万吨、碳氢化合物(HC)407.1万吨、氮氧化物(NOx) 574.3万吨、颗粒物(PM)50.9万吨。其中，柴油车排放的氮氧化物的贡献率接近机动车排放总量的七成，颗粒物则超过了九成。因此，柴油车尾气的净化处理成为一个亟待解决的问题。

柴油车尾气主要污染物包括PM、NOx、CO和HC，其中CO和 HC排放较低，因此控制柴油车尾气排放主要是控制PM和NO生成，降低PM和NOx的直接排放，但PM与NOx的生成机理不同，两者是一对矛盾体，减少PM的同时会增加NOx的排放。

目前，柴油车尾气排放后处理技术主要有以下几种：(1)氧化催化转化器(OCC)，主要用于氧化除去PM中的可溶有机成分(SOF) 和烃类；(2)微粒捕集器(DPF)及其再生技术，用于过滤去除碳烟等颗粒状物质；(3)氮氧化物净化技术，主要有选择催化还原(SCR) 和氮氧化物贮存还原(NSR)两种方法；(4)PM，HC，CO和NOx 同时净化的四效催化技术。

例如，CN102188971A提供了一种柴油车尾气四效催化剂，该催化剂由载体镁铝水滑石复合氧化物和负载在其上的K和贵金属构成，使用该催化剂可以将PM的起燃温度降至240℃左右，但其中对催化剂性能进行检测时均使用的单一检测条件，未实际结合柴油车尾气实际排放情况，而且也未明确涉及该催化剂的抗硫性能。

因此，本发明旨在结合柴油车尾气的自身特点，研发一种能够在含硫气氛中同时高效去除NOx和碳烟颗粒的催化剂。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种同时去除NOx和碳烟颗粒的催化剂及其制备方法。

本发明第一目的为提供一种同时去除NOx和碳烟颗粒的催化剂，所述催化剂以镁铝水滑石为载体，所述载体上负载有钾和钯，且负载顺序为先负载钾后负载钯。

本发明以镁铝水滑石为载体，镁铝水滑石在氢氧化镁或者氢氧化铝分子层之间存在着CO₃^2-阴离子，在其上先负载K，K会取代OH^-键上的质子H，形成Mg(Al)-O-K和Mg-O-K，增强催化材料的碱性，有助于提升碳烟颗粒的低温燃烧性能，而且该结构有很好的抗硫作用，即使在SO₂含量达到300ppm的情况下，也依然不会对催化剂去除碳烟颗粒和NOx的能力产生较大影响；此时再去负载Pd不会影响 Mg(Al)-O-K和Mg-O-K键的结构，而且煅烧后形成的Pd位点的活性中心又可以增强催化材料的氧化还原性能，使得该催化剂对碳烟颗粒和NOx的去除性能同时得到稳定提升。