一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法，其包括使包含氮氧化物和/或烃类化合物的机动车尾气与非贵金属基分子筛催化剂在小于150℃的温度下接触。本发明专利技术还涉及一种消除机动车发动机尾气中的氮氧化物和/或烃类化合物的方法，在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物；在冷启动结束后的发动机正常运行状态下，在高于150℃的温度下将所吸附的氮氧化物和/或烃类化合物脱附并在所述非贵金属基分子筛催化剂上原位转化为氮气、二氧化碳和水。本发明专利技术的非贵金属基分子筛催化剂在机动车冷启动阶段污染物脱除领域具有很好的应用前景。

A Method for Adsorbing Nitrogen Oxides and/or Hydrocarbons during Cold Start of Motor Vehicles

The invention relates to a method for adsorbing nitrogen oxides and/or hydrocarbons during the cold start of a motor vehicle, which includes contacting vehicle exhaust containing nitrogen oxides and/or hydrocarbons with a non-noble metal-based molecular sieve catalyst at a temperature less than 150 degrees Celsius. The invention also relates to a method for eliminating the nitrogen oxides and/or hydrocarbons in the exhaust gas of motor vehicle engine, adsorbing the nitrogen oxides and/or hydrocarbons during the cold start of motor vehicle, desorbing the adsorbed nitrogen oxides and/or hydrocarbons at temperatures higher than 150 degrees Celsius under the normal operation state of engine after the cold start and desorbing the non-noble metal base component. In situ conversion of nitrogen, carbon dioxide and water onto zeolite catalysts. The non-noble metal based molecular sieve catalyst of the invention has a good application prospect in the field of pollutant removal in the cold start stage of motor vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法
本专利技术涉及机动车尾气净化
，具体涉及一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法以及一种消除机动车发动机尾气中的氮氧化物和/或烃类化合物的方法。
技术介绍
机动车排放的尾气组成包括氮氧化物NOx、碳氢化合物HCs和一氧化碳CO。尾气后处理催化剂被广泛地应用于降低污染物的排放。这些催化剂能够在200℃以上表现出非常高的脱除效率。但是低于该温度时(“冷启动”阶段)其脱除效率比较差。随着排放法规的日益加严(如中国将于2020年施行国六排放标准)，污染物排放限值越来越低，有效控制机动车冷启动阶段污染物的排放成为主要挑战。针对机动车冷启动阶段污染物脱除，现阶段主要工作集中在开发高性能铂族金属基分子筛催化剂。从载体类型划分，一是碱性金属氧化物；二是分子筛。这些催化剂表现出较好的低温NOx或HCs吸附性能，能够满足冷启动阶段污染物排放控制的需求。但是上述催化剂主要以贵金属为活性位点，成本昂贵。当前全球产量约50％的铂、70％的钯、80％的铑被用于汽车尾气净化。随着新兴经济体的成长及全球环保意识的增强，贵金属资源供需矛盾将会愈加突出。因此，寻求一种消除机动车发动机尾气中的氮氧化物和/或烃类化合物的方法已成为目前值得关注的课题。
技术实现思路
为了解决上述问题，提出本专利技术。本专利技术第一方面涉及一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法，其包括使包含氮氧化物和/或烃类化合物的机动车尾气与非贵金属基分子筛催化剂在小于150℃的温度下接触，其中所述非贵金属基分子筛催化剂包括非贵金属活性组分和分子筛载体，所述非贵金属活性组分选自稀土金属或过渡金属；其中基于该非贵金属基分子筛催化剂的总质量，非贵金属活性组分占0.1-20wt％。在本专利技术优选的实施方案中，所述非贵金属活性组分选自钇、镧、铈、镨、钕，锰、铁、钴、镍或铜；所述分子筛载体选自BEA、MFI或CHA型分子筛。在本专利技术优选的实施方案中，所述非贵金属基分子筛催化剂中的非贵金属活性组分选择性赋存于分子筛骨架交换位点；分子筛孔径范围0.1nm-1nm，Si/Al范围5-100。在本专利技术优选的实施方案中，所述非贵金属基分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：A.将铝源与去离子水混合，搅拌，得到第一混合物；B.将模板剂、硅源和非贵金属盐加入到所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；C.向所述第二混合物中加入去离子水和与分子筛载体对应的晶种，继续搅拌，得到第三混合物；D.将所述第三混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，密闭后升温以进行水热晶化，反应结束后进行固液分离并对固体进行干燥，得到粉末；E.将所述粉末置于马弗炉中，升温煅烧脱除模板剂，得到所述非贵金属基分子筛催化剂。在本专利技术优选的实施方案中，步骤A中所述铝源包括异丙醇铝、偏铝酸钠或拟薄水铝石，搅拌时间为0.5-12h；步骤B中所述模板剂包括四乙基氢氧化铵、三乙胺、四丙基氢氧化铵或N，N，N-三甲基-1-1-金刚烷氢氧化铵，所述硅源包括硅酸钠、硅溶胶、白炭黑、正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，所述非贵金属盐包括硝酸盐、硫酸盐或醋酸盐，搅拌时间为0.5-12h；步骤C中搅拌时间为0.5-12h；步骤D中水热晶化温度为100-300℃，晶化时间为10-200h，干燥温度60-120℃，干燥时间2-18h；步骤E中先升温至第一温度保持第一时间，再继续升温至第二温度并保持第二时间，其中升温速率为0.5-10℃/min，第一温度为150-350℃，第一时间为0.1-3h，第二温度为500-750℃，第二时间为1-8h。在本专利技术优选的实施方案中，所述非贵金属基分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：A.将铝源与去离子水混合，搅拌，得到第一混合物；B.将模板剂、硅源加入到所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；C.向所述第二混合物中加入去离子水和与分子筛载体对应的晶种，继续搅拌，得到第三混合物；D.将所述第三混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，密闭后升温以进行水热晶化，反应结束后进行固液分离并对固体进行干燥，得到粉末；E.将所述粉末置于马弗炉中，升温煅烧脱除模板剂，得到分子筛。F.将所述分子筛与非贵金属盐溶液共同投入三口烧瓶中，恒温水浴及一定pH下搅拌，过滤，水洗，直至下层滤液pH值呈中性。随后将滤饼烘干，得到固体粉末。G.在马弗炉中焙烧，得到所述非贵金属基分子筛催化剂。在本专利技术优选的实施方案中，步骤A中所述铝源包括异丙醇铝、偏铝酸钠或拟薄水铝石，搅拌时间为0.5-12h；步骤B中所述模板剂包括四乙基氢氧化铵、三乙胺、四丙基氢氧化铵或N，N，N-三甲基-1-1-金刚烷氢氧化铵，所述硅源包括硅酸钠、硅溶胶、白炭黑、正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，搅拌时间为0.5-12h；步骤C中搅拌时间为0.5-12h；步骤D中水热晶化温度为100-300℃，晶化时间为10-200h，干燥温度60-120℃，干燥时间2-18h；步骤E中先升温至第一温度保持第一时间，再继续升温至第二温度并保持第二时间，其中升温速率为0.5-10℃/min，第一温度为150-350℃，第一时间为0.1-3h，第二温度为500-750℃，第二时间为1-8h；步骤F中所述非贵金属盐溶液包括硝酸盐溶液、硫酸盐溶液或醋酸盐溶液，所述非贵金属盐溶液质量分数为1-60wt.％，水浴温度为40-100℃，pH为2.0-10.0，搅拌时间为0.5-5h，烘干温度50-120℃，烘干时间2-20h；步骤G中焙烧温度为300-750℃，焙烧时间为2-8h。在本专利技术优选的实施方案中，所述非贵金属基分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：A.将铝源与去离子水混合，搅拌，得到第一混合物；B.将模板剂、硅源加入到所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；C.向所述第三混合物中加入去离子水和与分子筛载体对应的晶种，继续搅拌，得到第三混合物；D.将所述第三混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，密闭后升温以进行水热晶化，反应结束后进行固液分离并对固体进行干燥，得到粉末；E.将所述粉末置于马弗炉中，升温煅烧脱除模板剂，得到分子筛。F.将非贵金属盐溶液滴加到所述分子筛中，搅拌，烘干，得到固体粉末。G.在马弗炉中焙烧，得到所述非贵金属基分子筛催化剂。在本专利技术优选的实施方案中，步骤A中所述铝源包括异丙醇铝、偏铝酸钠或拟薄水铝石，搅拌时间为0.5-12h；步骤B中所述模板剂包括四乙基氢氧化铵、三乙胺、四丙基氢氧化铵或N，N，N-三甲基-1-1-金刚烷氢氧化铵，所述硅源包括硅酸钠、硅溶胶、白炭黑、正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，搅拌时间为0.5-12h；步骤C中搅拌时间为0.5-12h；步骤D中水热晶化温度为100-300℃，晶化时间为10-200h，干燥温度60-120℃，干燥时间2-18h；步骤E中先升温至第一温度保持第一时间，再继续升温至第二温度并保持第二时间，其中升温速率为0.5-10℃/min，第一温度为150-350℃，第一时间为0.1-3h，第二温度为500-750℃，第二时间为1-8h；步骤F中所述非贵金属盐溶液包括硝酸盐溶液、硫酸盐溶液或醋酸盐溶液，所述非贵金属盐溶液质量分数为1-60wt.％，烘干温度50-120℃，烘干时间2-20h；步骤G中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法，其特征在于，使包含氮氧化物和/或烃类化合物的机动车尾气与非贵金属基分子筛催化剂在小于150℃的温度下接触，其中所述非贵金属基分子筛催化剂包括非贵金属活性组分和分子筛载体，所述非贵金属活性组分选自稀土金属或过渡金属；其中基于该非贵金属基分子筛催化剂的总质量，非贵金属活性组分占0.1‑20wt％。

【技术特征摘要】
1.一种在机动车冷启动过程中吸附氮氧化物和/或烃类化合物的方法，其特征在于，使包含氮氧化物和/或烃类化合物的机动车尾气与非贵金属基分子筛催化剂在小于150℃的温度下接触，其中所述非贵金属基分子筛催化剂包括非贵金属活性组分和分子筛载体，所述非贵金属活性组分选自稀土金属或过渡金属；其中基于该非贵金属基分子筛催化剂的总质量，非贵金属活性组分占0.1-20wt％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非贵金属活性组分选自钇、镧、铈、镨、钕、锰、铁、钴、镍或铜；所述分子筛载体选自BEA、MFI或CHA型分子筛。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非贵金属基分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：A.将铝源与去离子水混合，搅拌，得到第一混合物；B.将模板剂、硅源和非贵金属盐加入到所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；C.向所述第二混合物中加入去离子水和与分子筛载体对应的晶种，继续搅拌，得到第三混合物；D.将所述第三混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，密闭后升温以进行水热晶化，反应结束后进行固液分离并对固体进行干燥，得到粉末；E.将所述粉末置于马弗炉中，升温煅烧脱除模板剂，得到所述非贵金属基分子筛催化剂。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A中所述铝源包括异丙醇铝、偏铝酸钠或拟薄水铝石，搅拌时间为0.5-12h；步骤B中所述模板剂包括四乙基氢氧化铵、三乙胺、四丙基氢氧化铵或N，N，N-三甲基-1-1-金刚烷氢氧化铵，所述硅源包括硅酸钠、硅溶胶、白炭黑、正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，所述非贵金属盐包括硝酸盐、硫酸盐或醋酸盐，搅拌时间为0.5-12h；步骤C中搅拌时间为0.5-12h；步骤D中水热晶化温度为100-300℃，晶化时间为10-200h，干燥温度60-120℃，干燥时间2-18h；步骤E中先升温至第一温度保持第一时间，再继续升温至第二温度并保持第二时间，其中升温速率为0.5-10℃/min，第一温度为150-350℃，第一时间为0.1-3h，第二温度为500-750℃，第二时间为1-8h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非贵金属基分子筛催化剂的制备方法包括以下步骤：A.将铝源与去离子水混合，搅拌，得到第一混合物；B.将模板剂、硅源加入到所述第一混合物中，搅拌，得到第二混合物；C.向所述第二混合物中加入去离子水和与分子筛载体对应的晶种，继续搅拌，得到第三混合物；D.将所述第三混合物置于聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，密闭后升温以进行水热晶化，反应结束后进行固液分离并对固体进行干燥，得到粉末；E.将所述粉末置于马弗炉中，升温煅烧脱除模板剂，得到分子筛。F.将所述分子筛与非贵金属盐溶液共同投入三口烧瓶中，恒温水浴及一定pH下搅拌，过滤，水洗，直至下层滤液pH值呈中性。随后将滤饼烘干，得到固体粉末。G.在马弗炉中焙烧，得到所述非贵金属基分子筛催化剂。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A中所述铝源包括异丙醇铝、偏铝酸钠或拟薄水铝石，搅拌时间为0.5-12h；步骤B中所述模板剂包括四乙基氢氧化铵、三乙胺、四丙基...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈美庆，王军，沈谷蓉，王建强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12