[发明专利]一种Fe分子筛复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中氮氧化物控制技术领域，具体涉及一种Fe 分子筛复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步，生产力得到极大提高，但人类的生存环境 也得到了极大破坏，酸雨，光化学烟雾、臭氧层破坏和温室效应等全 球范围内的环境问题日益突出。这些问题的发生，与人类排放到大气 中的烃类和氮氧化物密切相关。据不完全估计，每年全球因燃烧化石 燃料而排入大气的NOx约有8.6×10¹⁰kg，NOx成为大气环境的主要污 染物之一。与此同时，人们对环保的呼声越来越高，各国相继制定和 执行日益严格的排放标准，对针对机动车和固定源排放的氮氧化物排 放限制日趋严格，因此控制NOx的排放受到科技界和工业界的广泛重 视。

NO_X排放源包括固定源(生产、生活中煤炭和石油等化石燃料的燃 烧和生产使用硝酸的工厂的排气)和移动源(机动车尾气)。汽车发动 机采用稀薄燃烧，即在燃料燃烧时加入过量空气，一方面可以显著提 高燃料的利用率，改善燃料的经济性；另一方面还能极大地减少废气 中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等有害物质以及温室气体二氧化 碳(CO₂)的排放。比如将汽油发动机的空燃比由通常的14.8提高到 22，则可节约燃料15％，从而减少CO₂的排放量。但稀薄燃烧中含有较 高浓度的氧(一般高于5％)，使得目前普遍使用的汽车三效催化剂，不 能适用于柴油机和稀燃型汽油机排放的NO的净化。与此同时，人们对 环保的呼声越来越高，美、日、韩和欧洲等工业发达国家在近年内相 继制订和执行新的排放标准，对NO的排放限制日趋严格。因此，如何 控制氮氧化物已成为国内外的一个研究热点。

NH₃选择性催化还原NOx(NH₃-SCR)是目前最有效的净化NOx方法， 该技术利用还原剂NH₃在催化剂上将NO_X还原为无害的N₂和H₂O。SCR技 术的核心是高活性和稳定性的催化剂，贵金属、金属氧化物等都被证 明是有效的SCR催化剂，在所有这些催化剂中，以TiO₂为载体的钒基 催化剂具有很好的活性和抗水抗硫性能。以V₂O₅为活性组分的钒基催 化剂上个世纪七八十年代在国外已经开始产业化生产，由于该类催化 剂具有良好的活性和抗水和SO₂性能，在固定源燃煤烟气脱硝中得到了 广泛的应用。在柴油车尾气中NOx净化方面，欧洲前些年也开展了相 关研究，并应用到重型柴油车中NOx的尾气净化(Guido Busca，Luca Lietti，Gianguido Ramis，Francesco Berti，Chemical and mechanistic aspects of the selective catalytic reduction of NOx by ammonia over oxide catalysts：A review.Appl.Catal.B 18(1998) 1-36.)。但该催化剂在机动车尾气控制中仍有不足，一是活性组分V₂O₅有毒，高温挥发后对大气环境造成危害，其次是催化剂上尾气中的SO₂氧化为SO₃，进一步排放出硫酸盐颗粒物。更为严重的是在装有颗粒物 捕集器的柴油车上，当捕集器再生时，温度时常超过700℃，从而使催 化剂载体TiO₂发生相变，导致催化剂活性大幅下降。