[发明专利]钒基SCR催化剂

说明书

本发明公开了一种钒基SCR催化剂，其为通过向锐钛矿型多孔质二氧化钛中添加含硫氧化物，混合焙烧后得到多孔质混合氧化物，然后在其表面负载钒氧化物和钨氧化物得到。其中，锐钛矿型多孔质二氧化钛为65～80％，钒氧化物以及钨氧化物为17～30％，含硫化合物为2.0～5.0％。本发明的钒基SCR催化剂，硫氧化物在高温下抑制催化剂比表面积的减少，可以保有水热耐久性。本发明的钒基SCR催化剂在尾气温度为250℃的低温下保持活性，并且在700℃可确保高温耐久性；在水蒸气的体积比为10％以内，温度在700℃以下的条件下，暴露1～12个小时后，它的BET比表面保持在原有比表面积的80％以上。

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体涉及一种催化剂的制备方法，特别涉及非构造多孔质氧化物SCR催化剂(以下简称SCR催化剂)以及制备方法，不仅限定产品，即涉及用于从燃烧系统到排气以及尾气的净化有关的SCR催化剂及制备方法。

背景技术

化石燃料在空气中高温燃烧容易导致氮氧化物(NO_X)的形成。关于如何防止此类污染物的形成，目前人们已做了大量的实验研究和努力致力于如何消除空气中的有害物质。同时，各国的环境法规对大气中氮氧化物的排放量也更加严格。

美国专利文件US4 085 193中公开了一种还原氮氧化物的方法，成分A为钛，成分B为金属钼(Mo)、钨(W)、铁(Fe)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)、铜(Cu)、铬(Cr)以及铀(U)中的至少一种，包括氧化物形态的混合物。举例说明中Ti-W以及Ti-W-Fe，Ti-W的活性比Zr-W的活性更高。其中氧化钛、钼、钨、铁、钒、镍、钴、铜、铬或是铀中的氧化物中至少一组。

然而，在实际过程中，钒氧化物的水热耐久性以及性能仍存在一些缺陷，但目前还没有能代替二氧化钛上堆积的钒酸以及氧化钨的物质。以下是举例说明的代替物方案。

欧洲专利文件EP1，736，2326中、作为活性构成成分的二氧化硅、钒的氧化物、二氧化钛、氧化锆以及氧化钨中选出两种以上的氧化物以及稀土类金属或者是过渡金属(除了Cu、Co、Ni、Mn、Cr以及V)，包含两种不同的催化体系。第一种催化剂的实施例为复合氧化物Ce-Ti-SO 4-Zr(二氧化钛-氧化锆型复合氧化物添加铈以及含硫化合物)、第二种催化剂的实施案例为Fe-Si-Al(二氧化硅-氧化锆型复合氧化物中添加含Fe化合物)以及Ce-W-Zr(铈中添加钨-氧化锆型复合氧化物)。

在专利WO1999/39，809和美国专利文件US4，961，917中，公开了一种能够处理内燃机尾气中的NO_x的一种过渡金属离子交换的SCR沸石分子筛催化剂。但是，在使用时，专利中所使用的硅铝酸盐沸石，例如ZSM-5以及beta沸石，存在很多缺点。这些沸石在高温水热时的条件下，分子筛骨架的铝会脱去，进而造成Cu/beta以及Cu/ZSM-5失去催化活性，其次beta以及ZSM-5系的两类催化剂受碳氢化合物的影响较大，碳氢化合物在比较低的温度条件下吸附在催化剂的表面，随着温度的上升被氧化，生成大量的热，使催化剂由于过热而烧结。对于beta以及ZSM-5沸石分子筛的条件下，在冷起动的时候大量的碳水化合物附着在催化剂上这个问题在柴油机车上特别显著，容易将吸附的碳氢化合物碳化，进而使得催化性能低下。

目前与在二氧化钛上沉积钒的氧化物或钨的氧化物的催化性能相当的代替物还没有发现。由于钒的氧化物的水热耐久性很差，催化剂的耐久性一直以来是一个问题。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有优越的水热耐久性的钒基SCR催化剂。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种钒基SCR催化剂，其为通过向锐钛矿型多孔质二氧化钛中添加含硫氧化物，混合焙烧后得到多孔质混合氧化物(以下简称多孔质氧化物)，然后在其表面负载钒氧化物和钨氧化物的活性催化剂，锐钛矿型多孔质二氧化钛为65～80％，钒氧化物以及钨氧化物为17～30％，含硫化合物为2.0～5.0％。