一种柴油车尾气净化SCR催化剂及其制备方法技术

一种柴油车尾气净化SCR催化剂，该催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷载体以及负载于堇青石蜂窝陶瓷载体上的涂层，涂层的原料组成包括二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵，且二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵的质量比为100∶12～18∶3～6；制备时，先将钨酸铵与二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体混合制备TiO2-SiO2/WO3粉体，再将偏钒酸铵与TiO2-SiO2/WO3混合制备待涂覆浆液，然后采用浸渍法将待涂覆浆液涂覆到堇青石蜂窝状陶瓷载体上。本发明专利技术不仅具有较宽的活性温度窗口、较优的高温活性和耐水热稳定性，而且重现性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种柴油车尾气净化SCR催化剂及其制备方法
本专利技术属于柴油车尾气净化领域，尤其涉及一种柴油车尾气净化SCR催化剂及其制备方法，具体适用于获得较宽的活性温度窗口、较优的高温活性以及耐水热稳定性。
技术介绍
目前，选择性催化还原技术（SCR）被认为是一种在富氧条件下进行有效净化柴油车尾气中NOx的方法，其基本原理是利用NH3的还原性，在催化剂的作用下，NH3选择性地将富氧条件下的NOx还原成无害无毒的N2和H2O，实现NOx的净化，该技术的关键在于使用高性能的催化剂。国内柴油车尾气净化SCR催化剂研究热点之一的TiO2-V2O5-WO3催化体系，一般以堇青石蜂窝陶瓷(2MgO·2Al2O3·5SiO2)作为载体骨架，二氧化钛为载体涂层，V2O5和WO3等为催化助剂。但是该催化体系目前主要成熟应用在火电厂等固定源脱硝上，在300～400℃具有很好的NOx净化效果，但是对于柴油车，它属于移动源、运行工况复杂，尾气温度窗口宽，尾气成分多、空速大，所以柴油车尾气净化用SCR催化剂对活性温度窗口、中低温活性、耐水热稳定性等的要求更高，因此需要对该类催化体系进行性能优化来满足柴油车尾气排放的要求。中国专利：专利公开号为CN101912775A，公开日为2010年12月15日的专利技术专利公开了一种用于脱除柴油车尾气中氮氧化物的选择性催化剂及其制备方法，该专利技术以堇青石蜂窝陶瓷为载体，由钒、锆、钨和钛的氧化物组成催化活性中心，按照下述步骤进行：先将五氧化二钒、锆盐、三氧化钨和二氧化钛依次溶于草酸水溶液中，再向其中加入粘结剂得到浆料，最后将浆料浸渍在堇青石蜂窝陶瓷载体上，于100～150℃下干燥1～3h，然后在450～550℃焙烧2～4h。虽然该专利技术，在205～515℃温度范围内可实现高效催化脱除氮氧化物，在水蒸气或SO2存在气氛下，活性保持在80％以上，但仍有以下缺陷：1、该专利技术中选用的二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛，在高温下锐钛矿型二氧化钛易向金红石型二氧化钛转变，这种转变会造成二氧化钛晶粒急剧增大，出现颗粒烧结的现象，涂层的比表面积急剧下降，不利于活性组分的分散，因此该催化剂的热稳定性较差；2、该专利技术中催化剂的制备方法采用在5%～8%的草酸溶液中依次加入五氧化二钒、锆盐、三氧化钨和二氧化钛，加热搅拌至完全溶解得到混合溶液，然后向该混合溶液中加入粘结剂的方法制得浆液，该方法不仅无法保证五氧化二钒的活性中心点能够充分分散在载体涂层的表面，而且无法有效控制催化剂的组成比例，因此，该制备方法无法保证产品质量的稳定性，重现性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的催化剂的热稳定性以及催化剂制备方法的重现性均较差的问题，提供一种热稳定性与重现性均较好的柴油车尾气净化SCR催化剂及其制备方法。为实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种柴油车尾气净化SCR催化剂，该催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷载体以及负载于堇青石蜂窝陶瓷载体上的涂层；所述涂层的原料组成包括二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵，且二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵的质量比为100∶12～18∶3～6。所述二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体呈单一锐钛矿型，其比表面积为120～200m2/g，粒径为20～50nm。所述二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体由共沉淀法制得。所述堇青石蜂窝状陶瓷载体的密度为400目/平方英寸，其热膨胀系数小于1.85×10-6/℃。一种上述柴油车尾气净化SCR催化剂的制备方法，该制备方法依次包括以下步骤：步骤一：首先配置质量百分比浓度为5%的草酸溶液，再将钨酸铵完全溶解在该草酸溶液中，然后加入二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体并搅拌均匀以得到混合体系，再对混合体系依次进行干燥、煅烧以得到TiO2-SiO2/WO3粉体，其中，所述钨酸铵与二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体的质量比为12～18∶100；步骤二：首先配置质量百分比浓度为5%的草酸溶液，再将偏钒酸铵完全溶解到该草酸溶液中，然后加入上述TiO2-SiO2/WO3粉体混合均匀以形成固液比为25%～45%的混合浆液，再向混合浆液中添加粘结剂搅拌形成待涂覆浆液，其中，所述粘结剂与混合浆液的质量比为7～15∶100；步骤三：首先采用浸渍法将上述待涂覆浆液涂覆到堇青石蜂窝状陶瓷载体上，再将涂覆后的堇青石蜂窝陶瓷载体依次进行干燥、煅烧以完成一个涂覆周期，然后进入下一个涂覆周期，依次反复进行，直至待涂覆浆液的负载量达到280～320g/L，此时，即可完成柴油车尾气净化SCR催化剂的制备。步骤一中，所述干燥是指先采用旋转蒸发法对混合体系进行处理，再将处理后的混合体系于100～110℃下烘干；步骤三中，所述浸渍法是指先采用真空涂覆机将浆液涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体上以完成第一次涂覆，再将涂覆后的堇青石蜂窝陶瓷载体翻转180°以进行第二次涂覆，然后用气体吹扫出残留在堇青石载体孔道中的液体。所述第一次涂覆、第二次涂覆的时间均为25～40s。步骤一中，所述煅烧温度为500～550℃，煅烧时间为4～6h；步骤二中，所述搅拌时间为3～5h；步骤三中，所述涂覆后的堇青石蜂窝陶瓷载体的干燥温度为90～110℃，干燥时间为3～4h，煅烧温度为500～550℃，煅烧时间为4～6h。所述粘结剂为硅溶胶、三乙醇胺中的至少一种。所述粘结剂为三乙醇胺与硅溶胶的混合物，且三乙醇胺、硅溶胶的质量比为2∶3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种柴油车尾气净化SCR催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体，二氧化钛/二氧化硅复合氧化物为载体涂层，五氧化二钒和三氧化钨为催化助剂，通过调节二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵的比例优化了催化剂的性能，使其具有较宽的活性温度窗口、较优的高温活性和耐水热稳定性。因此，本专利技术具有较宽的活性温度窗口、较优的高温活性和耐水热稳定性。2、本专利技术一种柴油车尾气净化SCR催化剂以二氧化钛/二氧化硅复合氧化物为载体涂层，二氧化硅的加入有效抑制了高温状态下纯二氧化钛晶粒的生长和锐钛矿型向金红石型的相变，提高了二氧化钛的抗高温性能，从而增强了载体涂层的热稳定性，延长了催化剂的使用寿命。因此，本专利技术延长了催化剂的使用寿命。3、本专利技术一种柴油车尾气净化SCR催化剂的制备方法首先将钨酸铵与二氧化钛/二氧化硅复合氧化物混合制备TiO2-SiO2/WO3粉体，然后再加入偏钒酸铵制备待涂覆浆液，即采用多步制备法，该法使得五氧化二钒的活性中心点能够充分分散在载体涂层的表面，有利于催化反应的顺利进行，同时也能有效控制催化剂的组成比例，制备的催化剂品质的稳定性较好，重现性较好。因此，本专利技术的重现性较好。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。一种柴油车尾气净化SCR催化剂，该催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷载体以及负载于堇青石蜂窝陶瓷载体上的涂层；所述涂层的原料组成包括二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵，且二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵的质量比为100∶12～18∶3～6。所述二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体呈单一锐钛矿型，其比表面积为120～200m2/g，粒径为20～50nm。所述二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体由共沉淀法制得。所述堇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油车尾气净化SCR催化剂，该催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷载体以及负载于堇青石蜂窝陶瓷载体上的涂层，其特征在于：所述涂层的原料组成包括二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵，且二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵的质量比为100∶12～18∶3～6。

【技术特征摘要】
1.一种柴油车尾气净化SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷载体以及负载于堇青石蜂窝陶瓷载体上的涂层，所述涂层的原料组成包括二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵，且二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体、钨酸铵、偏钒酸铵的质量比为100∶12～18∶3～6；所述制备方法依次包括以下步骤：步骤一：首先配置质量百分比浓度为5%的草酸溶液，再将钨酸铵完全溶解在该草酸溶液中，然后加入二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体并搅拌均匀以得到混合体系，再对混合体系依次进行干燥、煅烧以得到TiO2-SiO2/WO3粉体，其中，所述钨酸铵与二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体的质量比为12～18∶100；步骤二：首先配置质量百分比浓度为5%的草酸溶液，再将偏钒酸铵完全溶解到该草酸溶液中，然后加入上述TiO2-SiO2/WO3粉体混合均匀以形成固液比为25%～45%的混合浆液，再向混合浆液中添加粘结剂搅拌形成待涂覆浆液，其中，所述粘结剂与混合浆液的质量比为7～15∶100；步骤三：首先采用浸渍法将上述待涂覆浆液涂覆到堇青石蜂窝状陶瓷载体上，再将涂覆后的堇青石蜂窝陶瓷载体依次进行干燥、煅烧以完成一个涂覆周期，然后进入下一个涂覆周期，依次反复进行，直至待涂覆浆液的负载量达到280～320g/L，此时，即可完成柴油车尾气净化SCR催化剂的制备。2.根据权利要求1所述的一种柴油车尾气净化SCR催化剂的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛/二氧化硅复合氧化物粉体呈单一锐钛矿型，其比表面积为120～200m2/g，粒径为20～50nm。3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，易俊霞，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42