寬溫度窗口的組合分子篩SCR催化劑制造技術

一種寬溫度窗口的組合分子篩SCR催化劑，包括基底以及設置于該基底上的兩種活性涂層，其中：上游活性涂層含有第一催化劑，下游活性涂層含有第二催化劑，且上、下游的活性涂層之間互不重疊；上游活性涂層即含有銅基分子篩催化劑，下游活性涂層即含有鐵基分子篩催化劑，本發明專利技術能夠兼顧銅基分子篩催化劑的最佳低溫性能和鐵基分子篩催化劑的最佳高溫性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種汽車尾氣處理
的催化劑及其制備技術，具體是一種寬溫度窗口的組合分子篩SCR催化劑。
技術介紹
近年來，我國制定了越來越嚴格的法規和標準來控制汽車尾氣的排放，已被廣泛應用的三效催化劑可將汽油車排放的主要污染物NOx、CO、HC削減90％以上，但與汽油機不同的是，柴油機是在富氧條件下燃燒，高空燃比限制了三效催化劑的使用，因此，針對柴油機排放污染物的不同成分及控制目標而出現了不同的后處理技術手段。以DOC+DPF+SCR組合技術來全面降低柴油機尾氣污染物成為趨勢，尤其是對于重型柴油車的排放控制。DOC主要用于處理排氣中的HC、CO和顆粒物中的可溶性有機物(SOF)，對NOX的作用不大。DPF用于去除排氣中的顆粒物，發生連續再生后會影響氮氧化物中NO/NO2的比例。選擇性催化還原(SCR)是目前最普遍使用的氮氧化物脫除技術，該技術的關鍵是選擇性能優良的催化劑。目前，工業應用最為廣泛的SCR催化劑體系多為釩基催化劑，主要包括V2O5/TiO2、V2O5/MO3‐TiO2和V2O5/WO3‐TiO2等，該類催化劑技術成熟，具有高活性和高選擇性等優點，但也存在V物種的二次污染及有效工作窗口較窄(300～400℃)等問題，由此，新型的環境友好的高效分子篩SCR催化劑成為了研究的熱點。研究發現，銅基分子篩催化劑低溫性能好，鐵基分子篩催化劑高溫效果好，Cu‐Fe分子篩催化劑兼具高低溫性能。但現有的銅‐鐵基催化劑均是將銅鐵活性組分負載或離子交換至同一分子篩上，兩種活性組分的存在對各自單一組分的性能會產生一定的限制，雖然具有一定的低溫和高溫性能，但卻沒有達到性能最優化。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術存在的上述不足，提出一種寬溫度窗口的組合分子篩SCR催化劑，由位于同一個整體基底的具有不同SCR性能的第一分子篩催化劑和第二分子篩催化劑組合構成，第一催化劑的低溫活性較好，第二催化劑的高溫性能較好，且第一催化劑位于第二催化劑的上游，本專利技術能夠兼顧銅基分子篩催化劑的最佳低溫性能和鐵基分子篩催化劑的最佳高溫性能。本專利技術是通過以下技術方案實現的：本專利技術涉及一種寬溫度窗口的分子篩SCR催化裝置，包括基底以及設置于該基底上的兩種活性涂層，其中：上游活性涂層含有第一催化劑，下游活性涂層含有第二催化劑，且上、下游的活性涂層之間互不重疊。所述的上游和下游的方向根據發動機廢氣流流經的方向區分。所述的基底采用但不限于陶瓷基底或金屬基底。所述的含有第一催化劑的上游活性涂層是指：含有銅基分子篩催化劑，低溫下能夠催化NOX發生SCR反應，可以通過離子交換法或浸漬法制得。所述的含有第二催化劑的下游活性涂層是指：含有鐵基分子篩催化劑，中高溫下能夠催化NOX發生SCR反應，可以通過離子交換法或浸漬法制得。所述的分子篩包括但不限于BEA、MFI、MOR、CHA、FAU型分子篩。本專利技術涉及上述寬溫度窗口的分子篩SCR催化裝置的制備方法，通過在基底的上游和下游依次涂布并煅燒含有第一催化劑的上游活性涂層和含有第二催化劑的下游活性涂層。所述方法具體包括：沿基底長度方向的一側將部分基底涂布含有第一催化劑的活性涂層，干燥和煅燒后將該活性涂層固定在基底上構成上游活性涂層；再從另一方向將基底的余下部分涂布含有第二催化劑的活性涂層，干燥和煅燒后將該活性涂層固定在基底上構成下游活性涂層。所述的上游活性涂層與下游活性涂層的涂布長度比例為1:9～9:1。所述的上游活性涂層，通過將銅的前驅體溶液與分子篩在去離子水中混合均勻，待離子交換反應或浸漬反應完成后經過濾、干燥、焙燒后得到催化劑粉體；再將催化劑粉體與粘結劑在去離子水中攪拌均勻并球磨后得到涂敷漿液；最后將基底一端浸漬于漿液中，經干燥、焙燒既得。所述的粘結劑采用但不限于：擬薄水鋁石和SiO2的混合懸濁液。所述的下游活性涂層，通過將鐵的前驅體溶液與分子篩在去離子水中混合均勻，待離子交換反應或浸漬反應完成后經過濾、干燥、焙燒后得到催化劑粉體；再將催化劑粉體與粘結劑在去離子水中攪拌均勻并球磨后得到涂敷漿液；最后將基底另一端未設置上游活性涂層的部分浸漬于漿液中，經干燥、焙燒既得。所述的粘結劑采用但不限于：擬薄水鋁石和SiO2的混合懸濁液。技術效果與現有技術相比，本專利技術的制備過程簡單，制備條件容易控制，該法制備的組合分子篩催化劑具有很寬的活性溫度窗口，在140～545℃內NOX轉化率高達90％以上。附圖說明圖1為本專利技術的實施例1制備的組合催化劑的NOX轉化率曲線；圖2為本專利技術的實施例1制備的組合催化劑的示意圖；圖中：1為上游活性涂層、2為下游活性涂層。具體實施方式實施例1本實施例包括以下步驟：1)將硝酸銅溶液與SAPO34分子篩加入到去離子水中，攪拌均勻，室溫下進行離子交換，然后過濾、110℃干燥2小時、500℃焙燒4小時得到Cu‐SAPO34分子篩SCR催化劑粉體。將Cu‐SAPO34分子篩SCR催化劑粉體和粘結劑加入去離子水中，攪拌均勻，球磨工藝處理后制成涂敷漿液；將堇青石蜂窩陶瓷載體50％的長度浸漬在漿液中，浸漬完成后取出，吹盡孔道中殘液，100℃干燥4小時、550℃焙燒2小時后備用。2)將硝酸鐵溶液與ZSM‐5分子篩加入到去離子水中，攪拌均勻，室溫下進行離子交換，然后過濾、110℃干燥2小時、500℃焙燒4小時得到Fe‐ZSM‐5分子篩SCR催化劑粉體。將Fe‐ZSM‐5分子篩SCR催化劑粉體和粘結劑加入去離子水中，攪拌均勻，球磨工藝處理后制成涂敷漿液；將上述已涂敷好銅分子篩催化劑的堇青石蜂窩陶瓷載體的50％長度未涂敷端浸漬在漿液中，浸漬完成后取出，吹盡孔道中殘液，100℃干燥4小時、550℃焙燒2小時后得到組合分子篩蜂窩催化劑如圖2所示。如圖1是實施例1制備的組合分子篩蜂窩催化劑樣品的NH3‐SCR反應結果，具有良好的還原NOX活性和較寬的活性溫度窗口，140～545℃內NOX轉化率高達90％以上。反應條件為：1000ppmNH3，1000ppmNO，5％O2，平衡氣為氮氣，空速為1.2×105h‐1。實施例2本實施例包括以下步驟：1)將硝酸銅溶液與SAPO34分子篩加入到去離子水中，攪拌均勻，室溫下進行離子交換，然后過濾、110℃干燥2小時、500℃焙燒4小時得到Cu‐SAPO34分子篩SCR催化劑粉體。將Cu‐SAPO34分子篩SCR催化劑粉體和粘結劑加入去離子水中，攪拌均勻，球磨工藝處理后制成涂敷漿液；將堇青石蜂窩陶瓷載體50％的長度浸漬在漿液中，浸漬完成后取出，吹盡孔道中殘液，100℃干燥4小時、550℃焙燒2小時后備用。2)將硝酸鐵溶液與Beta分子篩加入到去離子水中，攪拌均勻，室溫下進行離子交換，然后過濾、干燥、焙燒得到Fe‐Beta分子篩SCR催化劑粉體。將Fe‐Beta分子篩SCR催化劑粉體和粘結劑加入去離子水中，攪拌均勻，球磨工藝處理后制成涂敷漿液；將上述已涂敷好銅分子篩催化劑的堇青石蜂窩陶瓷載體的50％長度未涂敷端浸漬在漿液中，浸漬完成后取出，吹盡孔道中殘液，100℃干燥4小時、550℃焙燒2小時后得到組合分子篩蜂窩催化劑。實施例3本實施例包括以下步驟：1)將硝酸銅溶液與Y分子篩加入到去離子水中，攪拌均勻，室溫下進行離子交換，然后過濾、110℃干燥2小時、500℃焙燒4小本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬溫度窗口的分子篩SCR催化裝置，其特征在于，包括基底以及設置于該基底上的兩種活性涂層，其中：上游活性涂層含有第一催化劑，下游活性涂層含有第二催化劑，且上、下游的活性涂層之間互不重疊；所述的含有第一催化劑的上游活性涂層是指：含有銅基分子篩催化劑；所述的含有第二催化劑的下游活性涂層是指：含有鐵基分子篩催化劑。

【技術特征摘要】
1.一種寬溫度窗口的分子篩SCR催化裝置，其特征在于，包括基底以及設置于該基底上的兩種活性涂層，其中：上游活性涂層含有第一催化劑，下游活性涂層含有第二催化劑，且上、下游的活性涂層之間互不重疊；所述的含有第一催化劑的上游活性涂層是指：含有銅基分子篩催化劑；所述的含有第二催化劑的下游活性涂層是指：含有鐵基分子篩催化劑。2.根據權利要求1所述的分子篩SCR催化裝置，其特征是，所述的上游和下游的方向根據發動機廢氣流流經的方向區分。3.根據權利要求1所述的分子篩SCR催化裝置，其特征是，所述的基底采用陶瓷基底或金屬基底。4.根據權利要求1所述的分子篩SCR催化裝置，其特征是，所述的分子篩包括：BEA、MFI、MOR、CHA、FAU型分子篩。5.一種根據上述任一權利要求所述的寬溫度窗口的分子篩SCR催化裝置的制備方法，其特征在于，通過在基底的上游和下游依次涂布并煅燒含有第一催化劑的上游活性涂層和含有第二催化劑的下游活性涂層。6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征是，具體包括：沿基底長度方向的一側將部分基底涂布含有第一催化劑的活性涂層，干燥和煅燒后將該...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜水燕，劉洋，常躍進，張翔，
申請(專利權)人：上海歌地催化劑有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31