[发明专利]一种制备过程中控制分子筛基SCR催化剂活性温度窗口的方法

说明书

本发明公开了一种制备过程中控制分子筛基SCR催化剂活性温度窗口的方法，该方法通过控制分子筛材料的含水率、焙烧处理过程中载气的水分含量等条件，来控制分子筛材料表面的可交换位点的比例，从而实现对分子筛催化剂的活性温度窗口的有效控制；所述分子筛材料中的水分含量在3‑20%范围内进行调节；所述载气中的水蒸气含量在3‑12%范围内进行调节；该方法实现对分子筛催化剂的活性温度窗口的有效控制，从而在柴油发动机与催化剂进行匹配时，可更好地根据柴油发动机和催化剂各自的最佳使用温度范围进行对应匹配，达到更好的尾气净化效果；同时，采用本发明方法制备的分子筛基SCR催化剂具有更好的水热稳定性，抗老化性能显著提高。

技术领域

本发明涉及汽车尾气净化材料领域，具体涉及一种制备过程中控制分子筛基SCR催化剂活性温度窗口的方法。

背景技术

大气中的NO_X是主要污染物之一，NO_X不仅会形成雾霾，还会形成酸雨和光化学烟雾，并且会破坏臭氧层。汽车尾气（主要是柴油车）中释放出的NO_X是城市大气中NO_X主要来源之一，因此，对于汽车尾气中NO_X的净化处理是降低大气中NO_X的一个重要技术途径。为了不断降低柴油机NO_X的危害，我国对安装柴油发动机的道路车辆不断提高相应的排放标准。

氨选择性催化还原技术（NH₃-SCR）是目前处理柴油车尾气中NO_X最为成熟、应用最为广泛的技术。其原理为：在SCR催化转化器前端喷射一定比例的尿素溶液，将尿素水解产生的氨气作为还原剂在催化剂表面与NO_X发生NH₃-SCR反应，生成N₂和H₂O。在国Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ阶段，柴油车尾气NO_X净化催化剂主要采用钒基催化剂，但钒基催化剂的活性温度窗口一般为280-400℃，并且作为活性组分的VO_X的沸点较低（大约580℃）。而在国Ⅵ阶段，DPF需要进行主动再生，其主动再生时SCR催化剂需要承受高达700℃以上的高温，如果继续采用钒基则会造成高毒性的VO_X在高温下气化挥发进入大气，从而破坏生态环境。因此，国Ⅵ阶段柴油车尾气后处理系统中的SCR催化剂基本都采用分子筛基。

由于目前各主机厂开发的柴油发动机的燃烧策略和热管理水平差异较大，导致一些热管理较好的发动机，尾气偏向于中高温（300-600℃），而一些热管理水平较低的发动机，尾气偏向于中低温（150-400℃）；且现有的分子筛SCR催化剂，其活性温度窗口范围也不能完全涵盖150-600℃的温度范围，如：当催化剂低温活性较高，则其高温活性就较差；反之其低温活性较低，则其高温活性则较高；因而，在柴油发动机与催化剂进行匹配的过程中，需要根据柴油发动机和催化剂各自的温度范围进行对应匹配，才能达到更好的尾气净化效果。然而，现有的分子筛SCR催化剂的制备方法中，难以做到精确控制其活性温度窗口，给柴油发动机和催化剂的匹配带来困难。

中国专利公开号CN103127951A公开了一种以Cu和Fe为活性组分、以ZSM-5\Y型分子筛作为载体的催化剂，该催化剂具有很宽的活性温度窗口，一定程度的解决了柴油发动机和催化剂的温度匹配困难的问题，但是，我们发现，经过670℃、64h水热老化后，该催化剂低温活性急剧下降，从而严重影响其在尾气净化中的催化净化效果。而美国专利US8101147B2公开的铜基沸石SCR催化剂虽然在低温阶段具有很好的活性，但其在450℃以上的高温阶段会发生氨氧化反应，造成催化剂活性急剧下降，同样严重影响了对尾气的催化净化效果。

发明内容