[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

说明书

技术领域

本发明属于柴油机尾气净化技术，具体涉及一种用于汽车尾气净化的催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球机动车生产量的迅猛增长，汽车尾气已成为大气中氮氧化物(NO_X)最重要的来源之一。而NOx不仅本身属于有毒、刺激性物质，而且还是二次超细颗粒物和酸雨的前驱体，严重危害大气环境和人体健康。作为机动车主要动力之一的柴油机，不仅NOx比排放较高，而且由于柴油机的单机功率一般高于汽油机，因此柴油车的NOx排放量远高于汽油车排放量。此外，由于柴油机采用稀燃、富氧的燃烧方式，尾气中含有氧气(约5-13％)，导致直接催化还原、三效催化等汽油机常用的NOx净化措施，难以在柴油机上应用。目前，国际上公认选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction—SCR)技术是最高效的柴油机NOx净化技术，该技术不仅NOx净化效率极高，而且通过与发动机的综合优化，还可以降低整机油耗。

目前车用SCR催化剂，其组成多为V₂O₅-WO₃(或MoO₃)-TiO₂-陶瓷载体，由于中等温度催化性能较好，已在很多国家推广应用。但其中作为主活性成分的V₂O₅是高毒物质，随着其在SCR系统使用过程中的流失必然会危害环境安全。同时，作为涂层材料之一的TiO₂成本较高，而且其本身的储氧性能也不好，不利于负载型催化剂低温SCR反应催化性能的进一步提高。钒基SCR催化剂的特点是，在排气温度超过280℃以后具有较好的NOx净化性能，但低温活性不佳，难以适应道路拥挤、车速慢、排气温度低等状况条件下柴油车的运行。因此，采用低毒材料开发具有良好低温催化性能的低成本SCR催化剂，成为发动机制造行业的研发热点。

发明内容

本发明的目的是，提供一种适于柴油机用的、以钴-钒二元氧化物型选择性催化还原负载催化剂，即以钴-钒二元氧化物为主活性成分，以氧化铈、氧化锆及γ-Al₂O₃部分替代TiO₂涂层材料的、柴油机氮氧化物选择性催化还原净化催化剂及其制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

(1)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)由WO₃作为助催化剂。

(3)由CeO₂、ZrO₂、γ-Al₂O₃和锐钛矿型TiO₂组成涂层助剂，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％，同时，所述CeO₂和ZrO₂的质量百分比之和不超过40％。

(4)涂层助剂中的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)以所述钴-钒二元氧化物主活性成分、WO₃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％。