[发明专利]高能球磨法SCR分子筛催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合氧化物铁基分子筛SCR催化剂及其制备方法，其特征在于其制备方法,其特征在于，使用高能球磨法，将铜氧化物、铁氧化物，以及助催化剂金属氧化物材料与分子筛混合均匀，加入活性组分导入剂、表面分散剂进行浸渍，经球磨，经烘干、研磨、煅烧，即得到复合氧化物分子筛SCR催化剂，应用于对机动车尾气中NOx的催化净化。其简化了催化剂制备流程，采用高能球磨方法，其中添加活性组分导入剂以及分散剂使得金属活性组分在分子筛孔内及表面分布的更为均匀，且在煅烧时，金属氧化物的价态比较丰富，NOx转化效率高；添加的助催化剂金属化合物提高了耐硫性的同时还可以作为活性组分，强化NO向NO₂的转化，显著地提高了SCR催化剂的活性，具有更高的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种高能球磨法SCR分子筛催化剂及其制备方法，特别涉及一种柴油发动机尾气氮氧化物（NOx）选择性催化还原（SCR）催化净化用复合氧化物铁基沸石分子筛催化剂材料及其制备方法。

背景技术

许多的研究表明，金属元素改性沸石分子筛催化剂，铁基、铜基分子筛催化剂以及铜铁复合分子筛催化剂对汽车尾气中的氮氧化物有较高的催化净化活性，具有广阔的应用前景。

沸石分子筛具有环境友好，高比表面积，抗热性能优良等特点，正在逐步成为SCR催化剂的主流材料。通过不同的金属改性，满足机动车NOx净化处理的需求。改性后的金属材料主要以氧化物的形式存在与分子筛催化剂的孔道或是表面。

分子筛催化剂常用的制备方法有离子交换法和浸渍法，使用金属盐，形成溶液，常用的金属盐为硝酸盐，或是氯化物等，在制备过程中，由于需要的有效成分为氧化物，硝酸根会分解产生氮氧化物，氯化物会产生氯化氢气雾，或是氯气。为了解决制备过程产生的有害废气，实现清洁，绿色制造的理念，采用高能球磨法制备催化剂是一种新兴的环保技术。

高能球磨，又称为机械力化学，一经出现，就成为制备超细材料的一种重要途径。传统上，新物质的生成、晶型转化或晶格变形都是通过高温（热能) 或化学变化来实现的。机械能直接参与或引发了化学反应是一种新思路。机械化学法的基本原理是利用机械能来诱发化学反应或诱导材料组织、结构和性能的变化，以此来制备新材料。作为一种新技术，它具有明显降低反应活化能、细化晶粒、极大提高粉末活性和改善颗粒分布均匀性及增强体与基体之间界面的结合，促进固态离子扩散，诱发低温化学反应，从而提高了材料的密实度、电、热学等性能，是一种节能、高效的材料制备技术。它的研究必将推动新材料研究及相关学科的发展。就材料科学而言，机械力化学是一个有较宽广研究空间的领域。同时，目前取得的成就已足以表明该技术具有广阔的工业应用前景。

通过高能球磨，应力、应变、缺陷和大量纳米晶界、相界产生，使系统储能很高（达十几kJPmol），粉末活性大大提高,甚至诱发多相化学反应。目前已在很多系统中实现了低温化学反应，成功合成出新物质。

至今已经用机械化学研制出超饱和固溶体、金属间化合物、非晶态合金等各种功能材料和结构材料，也已经应用在许多高活性催化剂粉体、纳米硅酸盐复合材料等的研究中。

CN 101121526 A专利中公开了一种纳米Fe-ZSM-5沸石分子筛的制备方法，该方法为水热合成方式，70~120℃恒温20~60h，然后升温140~220℃再恒温10~80小时，反应时间长，温度高，难于批量化生产。

CN 102125868 A 专利公开了一种微孔-介孔复合Fe-ZSM-5沸石分子筛催化剂的制备方法，采用水热合成方法，反应釜中在140～180℃下晶化1～5天，得到固体样品。

CN 103386322 A专利公开了一种用于NOx选择性催化还原的Fe-ZSM-5催化剂及其制备，也是采用有机模板剂水热合成方式制备的催化剂。

CN 103599811 A专利公开了一种纳米Fe-MCM-41分子筛催化剂的制备方法，使用高速分散机，分散硅铁凝胶，水热合成制备。