[发明专利]柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂

权利要求书

1.柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，包括钴-钒二元氧化物、三氧化钨、氧化铈、氧化锆、γ-Al₂O₃、锐钛矿型TiO₂以及堇青石蜂窝陶瓷载体，其特征在于：由钴-钒二元氧化物组成主活性成分，其中钴、钒二种元素分别以Co₂O₃和V₂O₅的形式存在，并且Co₂O₃、V₂O₅的质量百分比为：30～70％/70～30％，质量百分比之和为100％。

2.按照权利要求1所述的柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，其特征在于：由WO₃作为助催化剂。

3.按照权利要求1所述的柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，其特征在于：由CeO₂、ZrO₂、γ-Al₂O₃和锐钛矿型TiO₂组成涂层助剂，并且所述4种氧化物的质量比例分别对应为：10～30％/0～20％/20～50％/20～50％，质量百分比之和为100％，其中CeO₂和ZrO₂的质量百分比之和不超过40％。

4.按照权利要求1或3所述的柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，其特征在于：涂层助剂中所述γ-Al₂O₃由两部分组成，一部分取自纯质γ-Al₂O₃粉末，另一部分是通过作为涂层粘结剂的铝溶胶转化制备生成的γ-Al₂O₃，其中纯质γ-Al₂O₃粉末与铝溶胶转化生成的γ-Al₂O₃的质量百分比为：50～75％/50～25％，质量百分比之和为100％。

5.按照权利要求1或2或3所述的柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，其特征在于：以所述钴-钒二元氧化物为主活性成分、WO₃为助催化剂以及由CeO₂、ZrO₂、γ-Al₂O₃和锐钛矿型TiO₂组成的涂层助剂，共同组成催化涂层，其中，所述主活性成分、助催化剂及涂层助剂的质量百分比分别对应为：2～8％/5～20％/72～93％，质量百分比之和为100％。

6.按照权利要求1或5所述的柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，其特征在于：以400目的堇青石蜂窝陶瓷为负载型催化剂载体，由所述催化涂层与400目堇青石蜂窝陶瓷载体组成所述柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，由钴-钒二元氧化物、WO₃、CeO₂、ZrO₂、γ-Al₂O₃及锐钛矿型TiO₂组成的催化涂层总重量与堇青石蜂窝陶瓷载体重量的百分比例分别为：10～30％/90～70％，质量百分比之和为100％。

7.一种按照权利要求1所述的柴油机用钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂的制备方法，制备原料包括：Co(NO₃)₂·6H₂O、NH₄VO₃、(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·xH₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Zr(NO₃)₄·5H₂O、AS-200型铝溶胶溶液、纯质γ-Al₂O₃粉末、锐钛矿型TiO₂粉末、400目堇青石蜂窝陶瓷载体、草酸、分子量为20000的聚乙二醇、冰乙酸及去离子水，其特征在于：具体工艺包括以下步骤：

(1)制备催化剂原料用量的确定

以权利要求1至6所述各配比，分别计算出催化剂中Co₂O₃、V₂O₅、WO₃、CeO₂、ZrO₂、纯质γ-Al₂O₃粉末、铝溶胶转化成的γ-Al₂O₃、锐钛矿型TiO₂粉末及堇青石蜂窝陶瓷载体各组成成分的质量；再分别按照每582.1g Co(NO₃)₂·6H₂O产生165.86g Co₂O₃；每233.96g NH₄VO₃产生182.0g V₂O₅；每3042.58g(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·xH₂O产生2782.2g WO₃；每434.12gCe(NO₃)₃·6H₂O产生172.11g CeO₂；每429.32g Zr(NO₃)₄·5H₂O产生123.22g ZrO₂；每925.9gAS-200型铝溶胶溶液产生100gγ-Al₂O₃的比例，换算出所需原料Co(NO₃)₂·6H₂O、NH₄VO₃、(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·xH₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Zr(NO₃)₄·5H₂O及AS-200型铝溶胶溶液的质量；

(2)涂层浆料前驱体的制备

按所述已确定的质量称取Co(NO₃)₂·6H₂O、NH₄VO₃、(NH₄)₁₀W₁₂O₄₁·xH₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、Zr(NO₃)₄·5H₂O，并将所述五种金属盐以及质量为Co(NO₃)₂·6H₂O和NH₄VO₃总质量2倍的草酸，加入按照每1g金属盐加15～30ml去离子水的比例称量的去离子水中溶解成混合溶液；将已确定质量的纯质γ-Al₂O₃粉末和锐钛矿型TiO₂粉末加入混合溶液中，并在60～90℃下激烈搅拌4-8h，搅拌完成后将液体蒸干；然后在60～120℃下将蒸干后的粉末烘干4～12h，再将该粉末在500～600℃下高温焙烧2～3h；焙烧产物经研磨后，即可得到涂层浆料前驱体粉末；

(3)涂层浆料的制备

称取已确定质量的铝溶胶，并将其加入到按照每1g铝溶胶加5～10ml去离子水的比例称量的去离子水中溶解成混合溶液；再按照涂层总质量5～15％比例加入分子量为20000的聚乙二醇，然后以冰乙酸调节混合溶液的PH值为3～4，继续搅拌所述混合物以形成均匀溶液；在该溶液中加入已制备的涂层浆料前驱体粉末，然后通过激烈的搅拌使涂层浆料前驱体粉末在液体中均匀分散，即得到涂层浆料；

(4)涂层浆料的涂覆

称取已确定质量的400目堇青石蜂窝陶瓷载体，经清洗、干燥后，浸没于已制备好的涂层浆料中；取出涂有浆料的堇青石蜂窝陶瓷载体，吹掉孔道内残留液体，在80～120℃下干燥6～12h，再在500～600℃下高温焙烧3～5h，重复所述涂层浆料的涂敷-干燥-焙烧操作，直到涂层浆液用尽，即可得到钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂。