[发明专利]一种夹心结构的氨泄漏催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种夹心结构的氨泄漏催化剂及其制备方法和应用，其中，夹心结构的氨泄漏催化剂，包括载体，所述载体上自下而上依次设置有吸附固定层、催化氧化层和吸附传导层；所述吸附固定层由大比表面积强酸性分子筛构成；催化氧化层由复合金属氧化物和贵金属构成；所述吸附传导层为由弱酸吸附分子筛和金属元素构成的分子筛基催化剂填充层。本发明所述的夹心结构的氨泄漏催化剂，可利用吸附传导层和催化氧化层的协同作用，极大的消除氨气泄漏量，进而借助吸附固定层去除残余的氨气，将其用于汽车尾气氨泄漏问题的处理，具有很好的效果。

技术领域

本发明属于化工环保领域，涉及汽车尾气后处理氨泄漏催化剂(ASC)，具体涉及一种具备氨气吸附传输层、氨气催化氧化层、氨气吸附固定层的夹心结构的氨泄漏催化剂(ASC)和相应制备方法以及其在后处理技术中的应用。

背景技术

机动车NO_X污染问题日益突出，广泛受到关注。选择性催化还原(SCR，SelectiveCatalyst Reduction)技术是解决上述问题最有效途径，尤其是柴油机实现国IV以上排放法规的最主要技术路线，该技术已经在多个国家应用。SCR系统由三部分构成：SCR净化单元、尿素喷射系统和电控系统。目前，国内应用最广泛的是Urea-SCR(尿素选择性催化还原)技术，其工作原理如下：SCR系统中的传感器根据车辆工况反馈尾气中NO_X含量信号，经过尿素喷射系统将尿素水溶液喷射到排气管道中，尿素在高温环境中分解成还原剂NH₃和CO₂，NH₃与尾气中的NO_X在催化剂表面发生选择性催化还原反应转化为无污染的N₂和H₂O。然而，实际排放的尾气状态随着发动机工况变化是实时变化的，会出现尿素喷射过量情况，最终导致氨逃逸。最新的国VI排放标准严格限制了尾气排放中的氨气含量，故加装氨泄露催化剂(ASC)是十分必要的。

氨泄露催化剂(ASC)作用机制是借助催化剂中的活性组分将氨气催化氧化成氮气，涉及的反应方程式：4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O。当前，氨泄露催化剂(ASC)实际工作中处于尾气排放末端，排气温度较低，要求催化剂必须具备良好的低温催化活性。专利CN 106457216A中充分考虑到ASC催化剂的低温工作环境，选择贵金属Pt作为活性组分，但在高冲击高空速的排气状态下，无法有效的将氨气吸附固定下来。为有效吸附氨气，专利CN 107847924 A采用ASC与SCR催化剂混合的方式，大大提升氨气转化效率；然而ASC属于氧化型催化剂，SCR属于还原型催化剂，二者混合导致同类催化剂彼此隔开，容易发生副反应。而专利CN108138624 A考虑到这一问题，采用分层的方式，将SCR催化剂涂层涂覆在氧化物涂层上，形成双层结构ASC催化剂。考虑到堇青石(Mg₂Al₄Si₅O₁₈)蜂窝陶瓷材料比表面积小，与金属氧化物催化剂结合力弱的问题，本发明在金属氧化物涂层与基体之间增加一层大比表面积的分子筛基涂层，作为氧化物催化层的载体兼氨气吸附固定剂，最终制备成具有吸附传导层(上层)、催化氧化层(中层)、吸附固定层(下层)的夹心结构ASC催化剂。此外，本发明还公开上述夹心结构氨泄漏催化剂(ASC)的制备方法以及其在后处理技术中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种夹心结构的氨泄漏催化剂，以克服现有技术的缺陷，可利用吸附传导层和催化氧化层的协同作用，极大的消除氨气泄漏量，进而借助吸附固定层去除残余的氨气，将其用于汽车尾气氨泄漏问题的处理，具有很好的效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种夹心结构的氨泄漏催化剂，包括载体，所述载体上自下而上依次设置有吸附固定层、催化氧化层和吸附传导层；所述吸附固定层由大比表面积强酸性分子筛构成；催化氧化层由复合金属氧化物和贵金属构成；所述吸附传导层为由弱酸吸附分子筛和金属元素构成的分子筛基催化剂填充层。