[发明专利]一种脱硝催化剂、其制备方法及在尾气或废气脱硝中的应用

说明书

本申请涉及一种脱硝催化剂、其制备方法及应用。所述脱硝催化剂含有金属离子交换分子筛和载体，所述含有金属离子交换分子筛负载于所述载体上；所述脱硝催化剂在35KHz震动频率下超声波处理1小时，所述含有金属离子交换分子筛从所述载体的脱落率x的范围为0＜x≤0.5％。本申请通过对涂覆浆液pH值的精确调配，选取工业常用的单一成分粘结剂，摒弃了粘结剂合成步骤，制备出涂层牢固、性能优异的整体结构菱沸石SCR催化剂。得到的SCR催化剂具有优良的涂层牢固度，能够耐受柴油机频繁启停及变载，并且具有优异的催化活性。由于本方法不需要对粘结剂进行特殊处理，因而具有生产成本低、重复性好的特点，非常适合大规模生产。

技术领域

本申请涉及一种分子筛型柴油车尾气脱硝整体催化剂及其制备方法，属于催化剂制备领域。

背景技术

随着我国经济社会的发展，大气污染问题日益凸显。其中，机动车尾气排放造成的污染占有相当的比重，而柴油车，尤其是中、重型柴油车排放尤其显著。

氨选择性催化还原法已经被确认为柴油车尾气脱硝的主流技术路线。钒基氧化物催化剂在满足国四排放标准过程中，已经体现出水热稳定性低、低温活性不高等局限。金属离子稳定的分子筛型SCR催化剂(金属离子为Cu或者Fe)，尤其是具有菱沸石(CHA)结构，如SSZ13和SAPO34分子筛，则体现出更高的活性温度窗口(200至600℃)，更好的水热稳定性能，随着我国燃油及排放标准的不断升级，对分子筛型脱硝催化剂的应用迫在眉睫。

在柴油车尾气脱硝领域，催化剂普遍采用整体结构型式存在，即催化剂以涂层形式，涂覆在堇青石蜂窝陶瓷或金属蜂窝载体上。根据不同的安装位置，脱硝催化剂面临高速气流的长期冲刷，以及柴油机频繁变载情况下的冷热冲击，由此对催化剂涂层的牢固度提出了非常高的要求。在保证催化剂性能的前提下，低成本、高效的催化剂生产工艺，成为分子筛型SCR催化剂大规模应用的关键。

制约催化剂工业应用的另外一个重要因素是分子筛的涂覆技术。现有的涂覆技术往往从粘结剂的制备方面着手，增加了涂覆工艺的复杂性，同时也意味着生产成本的提高。专利CN105413740A中公开了一种以硅铝复合胶为粘结剂的Fe分子筛SCR催化剂涂覆方法，其主要特点通过在溶解后的拟薄酸性胶体体系中加入SiO₂粉末，控制体系pH值陈化后得到硅铝复合粘结剂。专利CN104525242A公开了类似工艺，通过控制胶体粒径，得到稳定的铝锆复合溶胶作为涂覆粘结剂，从而提高了催化剂的上载量和涂层牢固度。上述粘结剂在催化体系中引入了第三方干扰，如硅铝的引入对催化剂的酸性分布会产生影响。因此，该方法不仅增加了催化剂大规模生产的工艺链条，提高了生产成本，而且也增加了催化剂性能的不确定性。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种脱硝催化剂。该脱硝催化剂具有优良的涂层牢固度，能够耐受柴油机频繁启停及变载，并且具有优异的催化活性，低温活性好、操作窗口宽。

所述脱硝催化剂含有金属离子交换分子筛和载体，所述金属离子交换分子筛负载于所述载体上；所述脱硝催化剂在35KHz震动频率下超声波处理1小时，所述金属离子交换分子筛从所述载体的脱落率x的范围为0＜x≤0.5％。优选地，x选自0.01、0.2、0.3、0.4、0.43、0.45、0.49、0.5中的任意一个及其中间的任意两个值之间的范围，例如0.45％～0.5％。

优选地，所述金属离子交换分子筛中的金属离子选自IIA族金属离子、镧系金属离子、IB族金属离子、VIIB族金属离子、VIII族金属离子中的至少一种。进一步优选地，所述金属离子交换分子筛中的金属离子选自铜离子、铁离子、铈离子、镍离子、锰离子、锶离子中的至少一种。

优选地，所述金属离子包含同种金属的至少两种价态。例如，铜离子为Cu⁺和/或Cu²⁺，铁离子为Fe²⁺和/或Fe³⁺。