[发明专利]用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法，包括：(1)通过离子交换法使分子筛与一种或者多种金属阳离子的盐溶液进行阳离子交换；(2)阳离子交换后，所述分子筛用去离子水洗涤，然后在50～200℃下干燥，再在200～600℃温度下煅烧，从而使交换到分子筛中的阳离子稳定结合；(3)把所述步骤(2)处理后的分子筛在水中分散，再混合入一定比例的空心氧化铝小球粉末，所述分子筛与所述空心氧化铝小球粉末的质量比例从2:1到15：1，充分分散后加入粘合剂和增稠剂，然后涂覆到堇青石蜂窝载体上，在蜂窝载体的细小孔道壁上形成厚度几十微米的催化剂涂层。本发明方法制备得到的催化剂为分子筛为负载，具有较高的高温活性和水热稳定性。

技术领域

本发明属于尾气脱硝催化剂的技术领域，尤其地，本发明涉及一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的分子筛负载的催化剂及其制备方法。

背景技术

柴油车发动机尾气中含有碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、和颗粒物(PM)等有害气体，尾气本身具有一定的温度，在首先经过直接氧化催化剂(DOC)后，碳氢化合物和一氧化碳被氧化成二氧化碳和水等无害气体，氮氧化物和颗粒物不能被转化，接着进入选择性催化还原脱硝催化剂(SCR催化剂)中，在这两个催化剂之间喷射尿素溶液，尿素被分解成氨气和二氧化碳，其中氨气在SCR催化剂的作用下与氮氧化物发生反应，生成氮气和水等无害气体。在这个过程中SCR催化剂、DOC催化剂和尿素喷射系统是重点。

现有的用于氨选择性催化还原脱除氮氧化合物的催化剂主要有两种。

第一种是钒钛钨氧化物催化剂，以氧化钛为载体，钒氧化物为主要活性组分，钨氧化物作为助剂则主要起提高催化剂水热稳定性的作用。但这种催化剂的缺点是钒氧化物有很大的毒性，无论在催化剂生产过程中，还是安装催化剂后，催化剂在工作时发生粉末脱落，都会给环境造成很大危害，比如粉尘吸入人体内。

第二种是铜、铁、ZSM5分子筛催化剂，其中ZSM5分子筛为载体，铜和铁为活性组分。这种催化剂的缺点是催化剂工作温度区间窄，而且水热稳定性差，在实际工作中由于柴油发动机尾气中水的存在，铜和铁容易在分子筛孔道中流失，从而催化活性降低很快。

因此，需要制备一种具有更高活性和水热稳定性，并且可以在更宽的温度区间和高空速的条件下具有高NOx转化效率的SCR催化剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的分子筛负载的催化剂及其制备方法。本发明方法制备得到的催化剂为分子筛为负载，具有较高的高温活性和水热稳定性；并且在更宽的温度区间和高空速的条件下具有高NOx转化效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法，依次包括如下步骤：

(1)通过离子交换法使分子筛与一种或者多种金属阳离子的盐溶液进行阳离子交换。

(2)阳离子交换后，所述分子筛用去离子水洗涤，然后在50～200℃下干燥，再在200～600℃温度下煅烧，从而使交换到分子筛中的阳离子稳定结合；

(3)把所述步骤(2)处理后的分子筛在水中分散，再混合入一定比例的空心氧化铝小球粉末，所述分子筛与所述空心氧化铝小球粉末的质量比例从2:1到15：1，充分分散后加入粘合剂和增稠剂，然后涂覆到堇青石蜂窝载体上，在蜂窝载体的细小孔道壁上形成厚度几十微米的催化剂涂层。

上述技术方案中，优选的实施方案中，本发明分子筛采用以硅铝酸盐形式存在的ZSM-35分子筛，其硅铝比大于30。并且，该ZSM-35分子筛可以通过商业购买的手段得到，例如上海申昙环保新材料有限公司生产的ZSM-35分子筛。

上述技术方案中，通过阳离子交换，将分子筛中的原有阳离子，替换成活性金属离子，从而将活性金属离子引入到分子筛孔道中，构成催化反应活性位。