[发明专利]一种对NO

说明书

本发明公开一种对NO_x和甲苯具有高效协同去除的核壳结构催化剂及其制备方法。该催化剂由以下按质量百分含量计的成分组成：Cu：0.5％～4％，CeO₂：20～30％，其余为载体Beta分子筛。制备方法为：以Cu/Beta为核，将CeO₂包覆到Cu/Beta核层上，经干燥、煅烧，制得Cu/Beta@CeO₂核壳催化剂。本发明采用具有较强甲苯吸附与脱附能力的Cu/Beta为核，同时Cu可以降低催化剂的起燃温度；其次，CeO₂壳的强大储氧能力可以防止催化剂表面积碳，从而保护核层的活性组分并与之形成特有的界面效应，进一步提高催化剂在低温下甲苯的催化活性。

技术领域

本发明涉及柴油车的尾气净化，具体涉及一种对NO_x和甲苯具有高效协同去除的核壳结构催化剂及其制备方法。

背景技术

由于柴油车的广泛使用，其尾气引起的污染日益严重，世界各国对于柴油车尾气的净化处理愈加重视。尤其在柴油车尾气中，NO_x对自然环境和人体健康极具破坏作用，会引起诸如光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层空洞效应等重大环境问题；HC的排放总量虽然不多，但苯系物中的甲苯排量突出，对人体的危害较大，还可以间接作为O₃和烟雾的前体物从而对环境产生危害，因此较为典型。氨选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)是目前最具应用前景的柴油车尾气NO_x净化技术，已在欧美日等发达国家得到了工业化应用，也是中国当前和未来控制柴油车尾气NO_x排放的主要技术之一。

V₂O₅-WO₃(MO₃)/TiO₂系列催化剂(即钒基催化剂)已成功应用于第Ⅳ(国Ⅳ)和Ⅴ(国Ⅴ)阶段柴油车上用于净化其尾气NO_x，随着更加严格的第六阶段(即国六)排放标准的颁布，该类催化剂并不能满足国六及更高标准对柴油车尾气NO_x的排放要求。此外，国六对于非甲烷烃的排放要求也不断提高。主要是由于钒基催化剂仍存在一些不可避免的缺点：该类催化剂的有效工作窗口(300～400℃)不能完全覆盖柴油车尾气温度范围(200～450℃)；钒基催化剂的抗积碳性能较差，且V₂O₅具有很强的生物毒性；高温(450℃)下NH₃的非选择性氧化使得NO_x净化率快速下降，且产生大量的副产物N₂O，导致主产物N₂的选择性明显降低，也对大气造成二次污染。柴油车尾气后处理系统中，由于钒基催化剂的吸附能力低会造成HC的排放较高，因此，在SCR系统之后需加装氧化催化器，可以提高HC的去除效率，但是会导致净化成本提高。综上所述，在实现柴油车催化剂经济环保且催化活性优异的同时，催化氧化HC性能也不容忽视。

近年来分子筛类催化剂由于其具有天然的孔道结构和优异的催化性能得到了各界研究学者的广泛关注。由于柴油车正常运行温度为200～450℃，而冷启动和怠速时的温度更低，此时甲苯浓度激增，且柴油车的行驶里程高达数十万公里，这就需要催化剂同时具备高的低温活性和持久的使用寿命。然而，分子筛类催化剂往往由于酸性太强易使其表面积碳，但酸性太弱氨气又难以吸附于催化剂表面。将CeO₂包覆在Cu/Beta核层上(Cu/Beta@CeO₂)可以有效改善上述问题：以Cu/Beta为核可以提高低温下的活性，同时Cu/Beta与CeO₂壳层形成界面效应提供一个稳定的催化氧化还原循环场所，此外，CeO₂壳层还可以起到避免核层活性组分失活，调节酸性的作用。因此，如何合理构建一个具备脱硝协同控制甲苯的氧化还原催化体系，在柴油车尾气的净化中起着至关重要的作用。

发明内容