[发明专利]高温水热稳定的硅改性SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供的高温水热稳定的硅改性SCR催化剂，由硅改性WO₃/Ce_xZr_1‑xO₂得到的复合氧化物，化学式为WO₃/SiO₂/Ce_xZr_1‑xO₂，其中0<x<1，WO₃在催化剂中质量分数为大于0小于等于15％，SiO₂在催化剂中质量分数为2‑8％。制备方法包括：将铈锆复合氧化物粉末Ce_xZr_1‑xO₂加入去离子水中，室温搅拌下加入正硅酸乙酯(TEOS)，先搅拌5‑15个小时，室温下静置6‑15h后继续搅拌1‑6小时，固液分离得到沉淀，将所得将沉淀干燥，得到SiO₂/Ce_xZr_1‑xO₂粉体；将钨源等体积浸渍到SiO₂/CeZrO₂粉体中。本发明获得的催化剂在氨选择性催化还原氮氧化物反应中表现出优异的抗水热老化性能，同时具有优异的催化活性优异，绿色环保。

技术领域

本发明属于NH₃-SCR催化剂领域，具体涉及一种催化净化柴油车尾气NO_x气体的非钒基WO₃/CeZrO₂复合氧化物NH₃-SCR催化剂。

背景技术

随着世界各国越来越严格的氮氧化物排放法规的颁布，贫燃机动车尾气中的NO_x净化已成为当前迫切需要解决的环境问题之一。氮氧化物可带来如酸雨、光化学烟雾、温室效应和臭氧层空洞等环境问题，对人体健康和生态环境造成严重的危害。大气中95％的NO_x来源于机动车尾气(49％)和火力发电厂的烟道气(46％)排放。氨选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)是目前最具应用前景的柴油车尾气NO_x净化技术，已在欧美日等发达国家得到了工业化应用，也是未来中国控制柴油车NO_x排放的主要技术之一。

V₂O₅-WO₃(MO₃)/TiO₂系列催化剂(即钒基催化剂)已成功应用于第IV(国IV)和V(国V)阶段柴油车上用于净化其尾气NOx，随着更加严格的第六阶段(即国六)排放标准的颁布，该类催化剂并不能满足国六及更高标准对柴油车尾气NO_x的排放的要求。主要是由于钒基催化剂仍存在一些不可避免的缺点：该类催化剂的有效工作窗口(300-400℃)不能适应柴油车尾气温度范围(175-550℃)；高温(450℃)下NH₃的非选择性氧化使得NO_x净化率快速下降，且产生大量的温室气体N₂O，导致主产物N₂的选择性明显降低，也对大气造成二次污染；钒基催化剂的热稳定性较差，V₂O₅具有很强的生物毒性。柴油车尾气后处理系统中，NH₃-SCR装置处于颗粒捕集器后端，柴油车尾气中的颗粒捕集器的周期性再生会使尾气温度瞬间达到800℃以上，在如此高温下钒物种会发生烧结，且主要载体TiO₂将由锐钛矿转变为金红石相而使催化剂活性大幅降低，甚至完全失活，严重的降低了催化剂的使用寿命。因此，在实现NH₃-SCR催化剂绿色环保且催化活性优异的同时，抗高温水热性能不可忽略。