[发明专利]一种三元催化器用蜂窝金属陶瓷催化剂载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及三元催化器载体技术领域，尤其是一种三元催化器用蜂窝金属陶瓷催化剂载体。

背景技术

目前，目前温室气体减排的重点依然是降低CO2的排放，同时氮氧化物排放也引起了越来越多的关注。大型燃煤电厂烟气脱硝应用最为广泛的是选择性催化还原(SCR)技术。该技术由Engelhard公司发明并于1957年申请专利，分别于1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运营。20世纪80年代中期开始迅速在日本、西欧和美国等国家的电站应用，目前SCR已成为世界上应用最广泛、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术。目前国内已建成的大型选择性催化还原(SCR)脱硝工程基本是采用全套进口或引进技术及关键设备的方法。脱硝催化材料为SCR系统的核心，总的来说，燃煤电厂脱硝要求催化材料:(1)具有一定的机械性以方便材料装运、拆卸和更换;(2)具有高的SCR催化活性和N2选择性以保证高的脱硝效率;(3)低NH₃逃匿率(小于3×10^－3g/m³)以减少二次污染;(4)具有优良的抗碱金属中毒、硫中毒和水热老化的性能以确保催化材料的使用寿命。目前对于SCR脱硝催化剂的研究主要集中在催化剂活性组分的组成上。但粉状的催化剂无法直接安置在烟道中，必须加工成一定的形状或负载在载体上。在催化剂成型技术或载体制备技术方面少有报导。目前商业催化剂的主要成分均已公开，但我国仍旧不能独立自主的生产SCR催化剂，主要就是缺乏能够达到工业应用尺寸的催化剂载体制备技术。

《SCR 脱硝蜂窝陶瓷催化剂载体的制备》研究以二氧化钛、氧化铝作为主要原料，利用柱塞式挤压模具通过挤压成型法制备蜂窝陶瓷催化剂载体。

该文章以氧化物制作的载体韧性不够，容易开裂，需要改进。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了以下技术方案：

一种三元催化器用蜂窝金属陶瓷催化剂载体，催化剂载体的组分为30-40wt%金属，50-60wt%氧化物，平均孔径为30-80nm。

所述金属为镍、钒、锰、铁、铬、钼、铜、钨中的一种或几种的合金。

所述氧化物为氧化铝、三氧化钨、氧化锆、二氧化钛、氧化铈、纳米铌酸钾钠、氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化铌中的一种或几种。

所述金属合金的制备方法为将金属粉末混合、压制、真空烧结，高温雾化，得到合金粉末。

所述氧化物中还包括HfB₂、TiH₂、TiC中的一种或者数种，占氧化物质量百分比为10-15wt%。

一种三元催化器用蜂窝金属陶瓷催化剂载体的制备方法，将金属粉末、氧化物粉末、造孔剂混合，进行球磨4-4.5小时后进行喷雾造粒，再挤压成型，压制力为600-620MPa，干燥，再进行真空液相烧结，烧结温度为1230-1235℃，保温60-70min后随炉冷却至室温，造孔剂用量为总量的4.3-5.1wt%，即得。

本发明的优点是：本发明的三元催化器催化剂载体采用金属和氧化物金属烧结，将金属与陶瓷的性能优点相结合，克服了金属载体负载催化剂的性能差，陶瓷的脆性大的缺点，载体既具有高的韧性，又具有好的耐热性。本发明方法制备而得的载体具有孔径尺寸可控、显气孔率高、比表面积较大，强度满足应用要求等特点，完全满足对汽车三元催化器的要求。通过使用HfB₂、TiH₂、TiC，提高了载体的耐热性和硬度。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实例进行详细描述。

一种三元催化器用蜂窝金属陶瓷催化剂载体，催化剂载体的组分为40wt%金属， 60wt%氧化物，平均孔径为65nm。

所述金属为镍、钒、锰、铁、铬、钼、铜、钨中的一种或几种的合金。

所述氧化物为氧化铝、三氧化钨、氧化锆、二氧化钛、氧化铈、纳米铌酸钾钠、氧化镧、氧化钇、氧化镨、氧化铌中的一种或几种。

所述金属合金的制备方法为将金属粉末混合、压制、真空烧结，高温雾化，得到合金粉末。

所述氧化物中还包括HfB₂、TiH₂、TiC中的一种或者数种，占氧化物质量百分比为13wt%。

一种三元催化器用蜂窝金属陶瓷催化剂载体的制备方法，将金属粉末、氧化物粉末、造孔剂混合，进行球磨4-4.5小时后进行喷雾造粒，再挤压成型，压制力为600MPa，干燥，再进行真空液相烧结，烧结温度为1232℃，保温60min后随炉冷却至室温，造孔剂用量为总量的4.3wt%，即得。