[发明专利]分子筛催化剂的制备方法、催化剂及其应用

说明书

本发明提供了一种分子筛催化剂的制备方法、催化剂及其应用。该制备方法包括：步骤S1，将分子筛载体与金属活性组分的前驱体混合，得干混物；步骤S2，将干混物与磨球在球磨机内进行高能球磨后得球磨后体系；以及步骤S3，将球磨后体系焙烧得分子筛催化剂，其中，高能球磨的球磨机的转速为100～2000r/min。由于上述过程简化了负载金属活性组分的分子筛催化剂的制备过程；减少了分子筛催化剂中金属活性组分负载改性时金属活性组分和分子筛之外的其它物质的使用，本发明采用上述方法制备得到分子筛催化剂具有成本低、过程简便、活性高等优点，能充分的满足机动车NO_x的高效催化净化处理的实际要求。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体而言，涉及一种分子筛催化剂的制备方法、催化剂及其应用。

背景技术

机动车尾气中含有大量的氮氧化物(NO_x)，给人类生活以及自然环境带来非常大的危害。对人体的危害方面：如当长时间和氮氧化物接触会损伤人体的呼吸道、皮肤等；严重的还会损伤中枢神经，甚至造成死亡；对生态环境方面的影响：如氮氧化物是诱发光化学烟雾和酸雨酸雾的重要前驱体；且与臭氧浓度和光化学污染密切相关：还可能破坏臭氧层产生二次污染。

从氮氧化物被计入环境统计体系后，测量得到的数据显示其含量随时间呈现出稳定上升的趋势。在已有的NO_x排放控制技术中，NH₃-SCR技术是应用较为广泛的技术。该技术以氨气为还原剂，在催化剂的作用下选择性催化氮氧化物与氨气反应生成氮气和水，从而实现NO_x的无污染排放。其中，研发高效的催化剂是该技术的关键。目前已经成熟应用的是以TiO₂为载体，V₂O₅和WO₃等为主要活性组分的SCR催化剂，该类催化剂具有较高NO_x转化率，但钒基催化剂主要在中温段活性较好，高温时活性物种易流失且选择性较差。此外，活性组分V₂O₅是一种剧毒物质，对生态环境和人类健康都有影响，所以钒基催化剂在实际使用中逐渐被淘汰。

分子筛催化剂具有较大的比表面积和丰富的孔道结构，将金属活性组分负载到分子筛上会对氮氧化物去除表现出较高的活性。目前将金属活性组分负载到催化剂上的方式主要是液态离子交换法，但是对于SAPO-34分子筛，液态离子交换过程中，Al-O-Si键可能遭到破坏，发生不可逆水解；另外在液态离子交换法交换过程中要使用过量的金属盐离子，且液态离子交换法的操作过程较为复杂，在洗涤、抽滤时金属盐离子会有较大损失，导致金属盐离子利用率较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种分子筛催化剂的制备方法、催化剂及其应用，以解决现有技术中采用液态离子交换法将金属负载到分子筛上的金属负载效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分子筛催化剂的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将分子筛载体与金属活性组分的前驱体混合，得干混物；步骤S2，将干混物与磨球在球磨机内进行高能球磨后得球磨后体系；以及步骤S3，将球磨后体系焙烧得分子筛催化剂，其中，高能球磨的球磨机的转速为100～2000r/min。

进一步地，上述分子筛载体为SAPO-34、ZSM-5中的一种，优选金属活性组分的前驱体以金属元素的重量计，前驱体与分子筛载体的重量比为1～15:100。

进一步地，上述前驱体为金属氧化物或金属盐。

进一步地，上述金属活性组分中的金属元素为过渡金属元素，优选过渡金属元素选自Cu、Fe、Mn、Ce、Co中的一种或多种。

进一步地，上述金属活性组分的前驱体为纳米氧化铜、氯化铜、氯化亚铜、硝酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁、氯化锰、氯化铈、硝酸铈、氯化钴和硝酸钴中的一种或多种。