[发明专利]一种车用柴油机尾气NOx、CO、HC净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用柴油机NO_x、CO、HC净化催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和大气污染治理领域。

背景技术

由于柴油机功率大，能耗低，经济性能好，而且CO₂的排放量比汽油机少20%~30%，因而在车用领域中起到了越来越重要的作用。据中国工业汽车协会统计，2009年全国柴油机销售306万台，2010年销售399万台，同比增长30.36%。

柴油机尾气中主要污染物有：氮氧化物（NO_x）、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和悬浮粒子（particulate matter；PM）。其中，NO_x会促使光化学烟雾的形成，造成酸雨，增加对流层臭氧的浓度破坏植被等生态环境问题；此外，NO_x还对各种纤维、橡胶、塑料、电子材料等具有不良影响。CO通过呼吸道进入人体后，会同血红蛋白结合，破坏血液中的氧交换机制，损害中枢神经，引起头痛、呕吐、昏迷和痴呆等症状，甚至死亡。未完全燃烧的HC会造成贫血、神经衰弱，引起呼吸困难并降低肺对传染病的抵抗力，且碳氢化合物中含有的多环芳烃有巨大的致癌作用，长期接触会诱发肺癌、胃癌和皮肤癌。2012年6月12日世界卫生组织专家认定柴油机尾气与石棉、砒霜等物质一样，具有高度致癌性。

世界各国为保护本国的生态环境，根据本国污染物的排放现状和控制排放水平的实际情况，都相继制定了排放标准和法规。例如于2013年在欧洲实施的欧标准，其重型柴油发动机氮氧化物排放只有欧I排放法规的6.25%。而EPA2010法规，更是将NO_x的排放水平降到0.27g/kwh，成为目前全球要求最严格的排放法规。我国柴油机排放标准多参考欧洲排放标准。

选择性催化还原（SCR）技术因脱除NO_x效率高，稳定性好，与降低油耗之间无直接矛盾，可以使用欧/欧/欧共用发动机试验平台等优点，已成为移动源柴油机尾气脱硝的主流技术和发展方向。目前，车用柴油机的核心技术仍主要掌握在国外相关厂家手中，研发自主知识产权的柴油机SCR脱硝协同脱除CO及CH催化剂成为我国移动源柴油机尾气净化的紧迫需求。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种环保、无二次污染、低成本的车用柴油机尾气NO_x、CO、HC净化催化剂。本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。

本发明的技术方案为：一种车用柴油机尾气NO_x、CO、HC净化催化剂，其特征在于所述催化剂是以Mn-Mo-W-O_x复合氧化物为催化剂活性组分，以Co、Fe、Ni、Cu、La、Nd、Zr或Y氧化物中一种或几种为助催化剂，以Ti-Si-O_y复合氧化物为载体；其中以载体质量为基准，催化活性组分质量百分含量为5 % ~ 18 %，助催化剂质量百分含量为0.1 % ~ 8 %；所述的Mn-Mo-W-O_x催化活性组分中Mn、Mo与W元素摩尔比为1 :（0.01 ~ 0.1）:（0.05 ~ 0.15）；所述的Ti-Si-O_y载体中Ti与Si元素质量比为（1 ~20）:1。

本发明还提供了上述的催化剂的制备方法，其具体步骤为：

（1）锰、钼、钨复合离子溶液的制备

以Mn、Mo与W元素摩尔比为1 :（0.01 ~ 0.1）:（0.05 ~ 0.15），分别称取可溶性锰源试剂、钨源试剂和可溶性钼源试剂，将其溶解于酸溶液中，经搅拌均匀配制稳定的锰钼钨饱和溶液；

（2）助催化剂前驱体离子溶液制备

筛选并称取可溶性钴盐、铁盐、镍盐、铜盐、镧盐、钕盐、锆盐或钇盐中一种或几种溶解于酸性溶液中，经搅拌配制均匀稳定的助催化剂离子饱和溶液；

（3）钛、硅复合氧化物前驱体预处理

以Ti与Si元素质量比为（1 ~ 20）:1，分别称取：钛白粉、粘土，干混均匀，得载体前驱体复合干粉；

（4）催化剂泥料制备与预处理

按照以载体质量为基准，催化活性组分质量百分含量为5 % ~ 18 %，助催化剂质量百分含量为0.1 % ~ 8 %，将步骤（1）制得的锰钼钨饱和溶液，步骤（2）制得的助催化剂离子饱和溶液，步骤（3）制得的载体前驱体复合干粉，以及有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐后，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料；