[发明专利]一种锑掺杂改性Mn/ZSM-5分子筛低温脱硝催化剂的制备方法

说明书

一种锑掺杂改性Mn/ZSM‑5分子筛低温脱硝催化剂的制备方法，包括采用离子交换法锑改性HZSM‑5分子筛获得Sb/ZSM‑5催化剂，随后采用同样的方式获得Mn‑Sb/ZSM‑5分子筛催化剂。催化剂活性组分得以充分扩散于ZSM‑5孔道同时未改变其作为催化剂载体所具备的优异特性。本发明所得催化剂的NO低温催化转化效果好，抗水抗硫性能强：NH₃‑SCR活性催化性能发生了向低温偏移，50000mL/(g·h)空速下，T₅₀起燃温度低至可达101～120℃，T₉₀温度窗口可达150～430℃；在250℃通入750ppm的SO₂和10％水蒸气时，经过440分钟反应后，NO的转化率仍在66.4％以上，比未用Sb改性催化剂高出约36％。本发明的催化剂成品符合柴油车尾气处理低温脱硝的实际应用。整个工艺过程无废渣、废气、废酸产生。

技术领域

本发明涉及一种低温下以NH₃为还原剂净化柴油机动车尾气中氮氧化物(NO_x)的选择性催化还原(SCR)Mn-Sb/ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法。

背景技术

柴油车尾气中NO_x的净化研究越来越受到人们的重视，其中氨选择性催化还原 NO_x(NH₃-SCR)是目前柴油车尾气NO催化净化最有效的技术之一。中国第六阶段的重型柴油车污染物排放限值及测量方法(GB 17691-2018)出台规定了“装有钒基SCR催化剂的车辆，在正常寿命期内，不得向大气中泄漏含钒化合物”，柴油发动机主机厂也因此对国五阶段主流的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂技术保持有较为谨慎的态度，加之V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂在柴油车较低的排气温度(如低于180℃)时NO催化净化效率有限，而分子筛基催化剂具有低温活性高、操作温度窗口宽等优点，成为了解决柴油动动机NO_x尾气净化低温催化剂是其主要的技术要求之一。在众多的分子筛催化剂中，由于ZSM-5具有复杂的笼状孔道结构、表面积大、择形催化性能和独特的表面酸性等特点，利用ZSM-5作为载体进行金属改性得到广泛研究与应用。

中国专利CN113769777A公开了采用浸渍法制备了的Mn-Ce-Sb/ZSM-5复合氧化物催化剂催化剂，该方法所得的催化剂在20000mL/(g·h)空速下，NOx催化转化T₅₀起燃温度最低可达110℃。但与离子交换法相比，浸渍法制备的催化剂样品由于活性组分未得到充分分散于 ZSM-5分子筛孔道表面，因此催化剂低温性能不如离子交换法制备所得的催化剂(谭宗勇等，化学研究与应用，2021,33(07):1321-1330)。中国专利CN109999895A公开了一种低温催化去除氮氧化物的催化剂及其制备方法，采用浸渍法制备Fe/ZSM-5分子筛催化剂，在60000 mL/(g·h)空速下且富氧条件下，NOx催化转化T₅₀起燃温度最低可达122℃左右，T₉₀温度窗口为125℃～500℃；但制备方法对Fe/ZSM-5分子筛催化剂的抗硫性能影响很大(苏丽清等，太原理工大学学报，2018,49(3)386-390)，该方法未考虑实际应用于柴油车尾气、电厂烟气等环境中SO₂、H₂O条件下的催化性能。中国专利CN113617380A公开了采用研磨活化HZSM-5/CeO₂分子筛催化剂的高性能铈基脱硝催化剂的制备方法，但该方法需要用大量的稀土氧化物CeO₂，生产成本较大。中国专利CN112774723A公开了一种酸处理方式提高催化剂用于SCR脱硝稳定的方法，所得催化剂样品Fe₂O₃-CuO/ZSM-5在1.2％水蒸气老化24h后且0.1％SO₂存在条件下，仍具有较高的NOx催化转化低温催化转化性能。但是制备过程中使用的甲酸、乙酸、硝酸等多种酸洗液产生大量废酸，增加了后续废酸处理成本。

发明内容