抗硫性分子篩scr催化劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及催化劑制備技術領域，尤其是一種應用于凈化柴油機尾氣的抗硫性分子篩SCR催化劑及制備方法。
【背景技術】
[0002]柴油機尾氣含有大量的排放顆粒(PM)和氮氧化物(NOx)，所以，凈化柴油機尾氣主要就是處理PM和N0X。目前最有望應用于汽車尾氣中NOx的凈化技術之一是選擇性催化還原技術(selective catalytic reduct1n，SCR)，幾乎所有的歐洲載重汽車制造商都采用這種SCR技術來減少載重汽車尾氣中NOx的排放。這種SCR技術是指在催化劑的作用下，外加還原劑或者尾氣中的還原物質選擇性的將NOx還原為N2,而避免發生還原劑的非選擇性氧化反應的技術。所以，SCR技術的核心就是催化劑。當使用硫含量高的柴油時，發動機排氣中含有SO2成分，SO2在催化劑的作用下容易被氧化成S03，通常在溫度<250°C的時候(也就是發動機啟動時候的溫度)NH3和SO3容易結合生成(NH4)2SO4和NH4HSO4,生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4會沉積在催化劑表面覆蓋表面活性位，造成催化劑的硫中毒，從而降低催化劑的SCR反應活性。
[0003]發明專利申請2012101685628“一種低溫SCR脫硝催化劑、其制備方法及其應用”，公開了催化劑由1.Cu或者Fe作為活性成分，2.沸石分子篩ZSM-5作載體，3.粘接劑和增強劑作為輔助成分為這三中成分組成。但是，Cu/ ZSM-5在H2O和SO2存在的條件下，活性組分Cu很容易發生硫中毒，導致催化劑嚴重失活。
【發明內容】
[0004]本發明所提供的一種抗硫性分子篩SCR催化劑及制備方法，它能解決SCR催化劑易發生硫中毒，導致降低催化劑的SCR反應活性問題。
[0005]為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是:這種抗硫性分子篩SCR催化劑，包括ZSM-5沸石分子篩和銅元素，還包含鋯元素，所述銅元素含量占所述ZSM-5沸石分子篩質量的2.1%?2.3%，所述鋯元素含量占所述ZSM-5沸石分子篩質量的0.3%?3.3%。
[0006]上述技術方案中，更具體的技術方案還可以是:所述鋯元素主要以ZrO2團簇的形式存在于所述抗硫性分子篩SCR催化劑中。
[0007]這種抗硫性分子篩SCR催化劑的制備方法包括以下步驟:
A、將硝酸鋯和硝酸銅溶液浸漬于ZSM-5中，在75°C?85°C下攪拌24小時； 8、然后在115°(:?125°(:下烘干3.5?4.5小時；
C、將步驟B所得在540°C?560 °C下高溫焙燒3.5?4.5小時；
D、將步驟C所得自然冷卻至室溫即得。
[0008]進一步的:所述硝酸鋯溶液中硝酸鋯的質量為ZSM-5質量的1.2%?12.3%，所述硝酸銅溶液中硝酸銅的質量為ZSM-5質量的4.1%?4.5%。
[0009]進一步的:將步驟D所得催化劑粉碎至20?40目。
[0010]由于采用了上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果:
ZrO2的化學穩定性較好，是一種既具有酸性又具有堿性，既具有氧化性又具有還原性的特殊金屬氧化物，它的引入，有利于改變催化劑表面酸堿性，減少酸性氣體SO2的累積，提高催化劑的耐硫性能。同時它又是P型半導體，易產生空穴，可與催化劑活性組分Cu產生較強的相互作用，通過它對載體ZSM-5沸石分子篩的調節改變來改善Cu與ZSM-5之間的作用，從而改善Cu在ZSM-5的分散度、晶粒大小以及表面組成等，有利于催化劑性能的提高。即加入了ZrO2之后，銅改性沸石分子篩Cu/ ZSM-5 SCR催化劑不僅能抗硫，避免硫中毒的發生，還能提尚催化劑的SCR反應活性。
【具體實施方式】
[0011]以下結合具體實施例對本發明作進一步詳述:
實施例一:
這種抗硫性分子篩SCR催化劑，以ZSM-5沸石分子篩作為載體，負載了占所述ZSM-5沸石分子篩質量的2.1%的銅元素，以及占所述ZSM-5沸石分子篩質量為0.3%的鋯元素。所述鋯元素主要以Zr02團簇的形式存在于所述抗硫性分子篩SCR催化劑中。
[0012]制備方法如下:
A、將硝酸鋯質量為12克的硝酸鋯溶液和硝酸銅質量為41克的硝酸銅溶液浸漬于1000克ZSM-5中，在75°C下攪拌24小時；
B、然后在120°C左右烘干3.5小時；
C、將步驟B所得在5500C左右下高溫焙燒3.5小時；
D、將步驟C所得自然冷卻至15°C?25 V即得。
[0013]將制得的催化劑粉碎至20?40目用于SCR催化NOx還原為N2，在190°C?400°C范圍，NOx的轉化率保持在98%以上;并且在400 0C下反應100小時，NOx的轉化率基本保持不變。
[0014]實施例二:
這種抗硫性分子篩SCR催化劑，以ZSM-5沸石分子篩作為載體，負載了占所述ZSM-5沸石分子篩質量的2.3%的銅元素，以及占所述ZSM-5沸石分子篩質量為3.3%的鋯元素。所述鋯元素主要以ZrO2團簇的形式存在于所述抗硫性分子篩SCR催化劑中。制備方法包括以下步驟:
A、將硝酸鋯質量為123克的硝酸鋯溶液和硝酸銅質量為45克的硝酸銅溶液浸漬于1000克ZSM-5中，在75°C下攪拌24小時；
B、然后在120°C左右烘干3.5小時；
C、將步驟B所得在5500C左右下高溫焙燒3.5小時；
D、將步驟C所得自然冷卻至15°C?25 V即得。
[0015]將制得的催化劑粉碎至20?40目用于SCR催化NOx還原為N2，在180°C?415°C范圍，NOx的轉化率保持在98%以上;并且在400 0C下反應100小時，NOx的轉化率基本保持不變。
【主權項】
1.一種抗硫性分子篩SCR催化劑，包括ZSM-5沸石分子篩和銅元素，其特征在于:還包含鋯元素，所述銅元素含量占所述ZSM-5沸石分子篩質量的2.1%?2.3%，所述鋯元素含量占所述ZSM-5沸石分子篩質量的0.3%?3.3%。2.根據權利要求1所述的抗硫性分子篩SCR催化劑，其特征在于:所述鋯元素主要以Zr02團簇的形式存在于所述抗硫性分子篩SCR催化劑中。3.一種抗硫性分子篩SCR催化劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: A、將硝酸鋯和硝酸銅溶液浸漬于ZSM-5中，在75°C?85°C下攪拌24小時； 8、然后在115°(:?125°(:下烘干3.5?4.5小時； C、將步驟B所得在540°C?560 V下高溫焙燒3.5?4.5小時； D、將步驟C所得自然冷卻至室溫即得。4.根據權利要求3所述的抗硫性分子篩SCR催化劑的制備方法，其特征在于:所述硝酸鋯溶液中硝酸鋯的質量為ZSM-5質量的1.2%?12.3%，所述硝酸銅溶液中硝酸銅的質量為ZSM-5 質量的 4.1% ?4.5%。5.根據權利要求3或者4所述的抗硫性分子篩SCR催化劑的制備方法，其特征在于:將步驟D所得催化劑粉碎至20?40目。
【專利摘要】本發明公開了一種抗硫性分子篩SCR催化劑及制備方法，涉及催化劑制備技術領域。這種抗硫性分子篩SCR催化劑，包括ZSM-5沸石分子篩，銅元素和鋯元素。制備方法是先將硝酸鋯和硝酸銅溶液浸漬于ZSM-5中，在75℃～85℃下攪拌24小時；然后在115℃～125℃下烘干3.5～4.5小時；接著在540℃～560℃下高溫焙燒3.5～4.5小時；最后自然冷卻至室溫即得。本發明解決了SCR催化劑易發生硫中毒，導致降低催化劑的SCR反應活性問題。
【IPC分類】B01J29/46, B01D53/94, B01D53/56
【公開號】CN105597811
【申請號】CN201610042904
【發明人】賓峰, 李懿君
【申請人】柳州市海達新型材料科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月22日