[发明专利]一种脱硝催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种脱硝催化剂及其应用，该脱硝催化剂用载体包含La₂O₃、MgO和Al₂O₃，所述载体中La₂O₃、MgO和Al₂O₃的质量比为0.03～0.09：0.02～0.06:1。本发明的脱硝催化剂用载体，由于引入特定含量的La₂O₃和MgO对Al₂O₃进行改性，La和Mg元素混合的协同改性，可以通过La和Mg元素抗烧结的机理不同，使其相互之间起到促进作用，从而得到更好的高温热稳定性。由于在Al₂O₃中同时引入La和Mg，显著提高了该催化载体的比表面积，提高了催化剂的催化转换率，制得的脱硝催化剂的脱硝效率高及抗水抗硫中毒性能强。

技术领域

本申请涉及一种脱硝催化剂用载体及其制备方法、包含该脱硝催化剂用载体的脱硝催化剂和该催化剂在废气处理中的应用，特别是在柴油车尾气处理中的应用，属于催化材料领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)是一种重要的大气污染物。NOx的排放给人类生产生活和自然环境带来极大的危害。NOx不仅会引发酸雨、酸雾及光化学烟雾，促进全球变暖。此外，氮沉降量的增加，会导致地表水的富营养化以及陆地、湿地、地下水系的酸化和毒化，进一步对陆地和水生系统造成破坏。随着国内经济的快速发展，我国汽车保有量持续增长，汽车尾气排放对环境造成的污染日趋严重，已经成为大中城市空气污染物的首要来源之一。特别是柴油机动车，由于燃烧室内温度达1900～2000℃高温，所排放的废气中的NOx含量高，治理难度大，对环境的危害严重。因此，对柴油机动车烟气中NOx的去除已成为世界性的热点研究课题。

金属负载分子筛脱硝催化剂不仅具有相对较宽的活性温度窗口，而且还具有较高的N₂选择性，具有良好的应用前景。目前，铜基分子筛作为脱硝催化剂活性组分已经在移动源脱硝领域实现了商业化推广。这种移动源脱硝催化剂通常有两种制备方法，一种是将金属负载的分子筛涂覆于蜂窝载体表面制备而成。由于蜂窝载体的比表面积比较小(2～5m²/g)，为了缩小催化剂体积，附着催化活性组分提高催化剂与反应气体接触面积，进而提高催化剂的转化率，需要在蜂窝载体上附着一层高比表面的陶瓷涂层。主要的涂层材料有SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃-SiO₂等，γ-Al₂O₃因其在高温(800-1000℃)下仍具有较高的比表面积，得到了广泛的应用。然而，目前此方法仍存在一些缺点，如分子筛及其活性组分上载量低、高温容易脱落等问题。另一种是分子筛整体挤出式蜂窝催化剂，是将分子筛与载体一起混炼挤出，此方法中分子筛及其活性组分分布于蜂窝载体的各个部位，导致其孔密度减小，比表面积减小，且活性组分利用率低。因此，分子筛整体挤出式蜂窝催化剂脱硝活性偏低。

CN107597182A公开了一种复合型脱硝催化剂及其制备方法和应用，由多元金属氧化物与过渡金属离子交换的分子筛复合而成；所述多元金属氧化物为γ-Al₂O₃、MnO₂与CeO₂的混合物；所述分子筛为CHA型硅磷铝分子筛。该催化剂中多元金属氧化物为γ-Al₂O₃、MnO₂与CeO₂的混合物采用等体积浸渍法制得，由于等体积浸渍存在浸渍不均匀等缺点，致使该催化剂高温水热稳定性并不高，表面上看催化剂老化前后NOx高低温转化率相差仅在5％以内，但其水热老化条件仅为800℃老化2h，而目前的柴油车在行驶过程中瞬间温度可高达1000℃。

发明内容