[发明专利]一种分子筛SCR催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种分子筛SCR催化剂及制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将去离子水加热至20～90℃，加入可溶性铜盐和添加剂溶解，配置成铜溶液；(2)将去离子水加热至20～90℃，加入可溶性钇盐溶解，保持温度下加入硅铝比≤24的分子筛并搅拌；保持温度下加入铜溶液并搅拌进行离子交换；(3)将步骤(2)中离子交换后的溶液降温，加入粘接剂搅拌、球磨，静置，得到浆料；(4)将浆料涂覆到载体上，干燥，焙烧，得到分子筛SCR催化剂。本发明采用较低硅铝比的小孔分子筛材料，通过第二活性组分钇的添加，制备得到的催化剂在低温和高温下对NO_x表现出优异地催化活性，具有宽活性温度窗口、高水热稳定性能和良好的抗碳氢化合物性能。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，特别涉及一种分子筛SCR催化剂及制备方法。

背景技术

大气中的氮氧化物(NO_x，NO+NO₂)是主要污染物之一，是造成酸雨、光化学烟雾以及雾霾等恶劣天气的重要元凶，直接威胁着生态环境，对人类的健康造成严重的危害，而其最直接最主要的来源为化石燃料的燃烧；随着汽车业的不断发展，各类机动车量急剧增加，发动机燃油消耗排放的尾气中包含NO_x，这也是导致空气污染严重的重要原因，因此对机动车排气中NO_x的催化净化吸引了全世界的广泛关注，尤其对于柴油车这类NO_x排放大户的关注更甚。柴油重型车辆的排放即将在2021年的7月1号开始执行国VI(a)标准，将在2023年7月1号执行国VI(b)标准，对NO_x的转化能力要求也越来越严格。

氨选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是目前已商业化的最为有效的烟气脱硝技术之一，其原理是利用NH₃作为还原剂将有毒的NO_x选择性还原为无毒的N₂和H₂O。柴油车尾气NO_x净化催化剂主要采用钒基催化剂、铜基催化剂，其中铜基催化剂具有更好的低温性能和温度窗口，没有生物毒性，在环保方面更具优势，因此逐渐成为柴油机尾气净化的主流催化剂。自CN 102974391 A公开了一种金属负载的CHA小孔分子筛用于NH₃-SCR具有良好性能后，大量基于小孔分子筛的NH₃-SCR催化剂被陆续开发出来。具有小孔结构的Cu-SSZ-13对于NH₃-SCR表现出优异的催化活性，具有较高二氧化硅和三氧化二铝摩尔比(硅铝比≥25)的分子筛用于Cu-SCR催化剂表现出更好的水热稳定性，已被成功地商业化应用，但这种仍然存在反应温度窗口不够和抗碳氢化合物能力较差等问题，容易发生碳氢中毒，同时其生产成本较高，在实际应用中有诸多限制。

为了提高催化剂的低温活性，通常通过提高铜含量改善低温，但是随着铜含量的增加，催化剂的高温性能和水热稳定性随之变差，仍然难以满足越来越严格的排放法规要求。专利CN 102215960 A的专利公开了一种硅铝比小于15的Cu基CHA分子筛催化剂，该催化剂在200℃的NO_x转化率达可到70％左右。但是柴油车在实际工况下，其排温可低于200℃以下，对NO_x转化率仍达不到新标准对NO_x排放的要求。专利CN 111135860 A公开了一种利用Cu-TEPA作为模板，直接让Cu在分子筛合成过程中加入硅铝比为3-5的Cu-SSZ-13，然后通过铵盐或者稀酸溶液将部分非骨架Cu洗涤掉后再交换稀土金属，得到了具有较好水热稳定性的低硅铝比Cu-SSZ-13催化剂，虽制备的催化剂具有很好的温度窗口和水热稳定性，但以Cu-TEPA为模板剂水热合成Cu-SSZ-13的技术要求较高，放大生产时产品结晶度的批次一致性很难保证，一般厂家也很难具备相应的生产技术条件，且生产过程中使用铵盐或者稀酸溶液洗涤，这个过程不仅复杂，还会产生大量的工业废水。因此，降低原材料的来源要求，在提高催化剂反应温度窗口的同时保持较高的水热稳定性能是本领域的难题。

发明内容