SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及催化剂，特别是一种SCR催化剂及其制备方法，SCR催化剂其原料包括：高比表面积ZSM-5分子筛和活性组分；高比表面积ZSM-5分子筛的SiO2与Al2O3摩尔比为20-200，比表面积在500m2/g以上，比孔容在0.6mL/g以上；活性组分包含：铜盐、铁盐、锰盐、铈盐、锆盐中一种或多种。制备方法包括：将高比表面积ZSM-5分子筛的粉末预处理，以除去分子筛粉末中多余水分；取活性组分与水混合，得活性组分溶液，水体积＝ZSM-5分子筛质量×ZSM-5分子筛比孔容；将活性组分溶液逐滴加至预处理后高比表面积ZSM-5分子筛，不断搅拌，得到粘稠物；将粘稠物升温干燥、煅烧；冷却。本发明专利技术能提供具有较高水热稳定性和催化活性的SCR催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂，特别是一种从锅炉、燃气轮机、各种柴油发动机等排出废气中 将氮氧化物有效净化的SCR催化剂及其制备方法
技术介绍
氮氧化合物（NOx)通常包括NO,勵2等，主要来自于柴油车辆、火力发电站、船舶废 气物和其他工业的矿物NOx排放.它是目前大气污染的主要来源之一，其中，车辆尾气、燃 煤电厂、海洋船舶排放氮氧化物分别占氮氧化物总排放量的30%、35% _40%、15% -30%， 是氮氧化物排放的主要来源。它会引起咳嗽、气喘，甚至肺气肿和心肌损伤，同时也是酸 雨和光化学烟雾形成的主要因素之一，给人体带来了巨大的伤害。目前，选择性催化还原 (SCR)脱硝技术被证明是降低NOx排放的最有效手段。 在SCR脱硝技术中，NOx的脱除效率与所用SCR催化剂的种类密切相关。SCR催化 剂根据不同的活性组分一般可以分为以下几种：贵金属体系、分子筛体系以及氧化物体系。 在贵金属体系中一般以Pt系催化剂为代表，这类催化剂低温活性好，但是选择性 差、制备成本高昂，在工业应用中难以大规模推广。 氧化物催化剂主要以钒系列的催化剂为代表，其中最成熟的配方是 V205-W03-Ti02，是目前应用最为广泛的SCR催化剂，其活性温度窗口为300-400。。，脱硝效率 可达90%以上，但是其低温活性较差，活性温度窗口较窄，无法满足在实际脱硝过程中的温 度窗口，同时v2o5属于高毒物质，使用过程中不可避免会发生流失，对人体健康危害较大， 报废后处理困难。 目前，采用低毒催化材料研发低温催化活性良好的SCR催化剂已成为国内外相关 领域的研宄热点，其中分子筛类催化材料的研宄尤为活跃。在分子筛催化剂中，不同载体对 催化剂活性有很大的影响。目前，被作为载体的主要有丝光沸石（MOR)、ZSM-5、0型分子 筛、Y型分子筛和八面沸石（FAU)等。其中ZSM-5的应用比较广泛，所负载的活性组分主要 为Cu，Fe，Mn和Ce等过渡金属元素或稀土金属元素。该类型的催化剂具有良好的吸附性能 且灵活性好，主要以Cu/ZSM-5和Fe/ZSM-5为代表，活性温度窗口较钒系列的催化剂宽，Cu/ ZSM-5的活性温度窗口为250-450°C，Fe/ZSM-5的活性温度窗口为350-550°C，但仍无法满 足实际脱硝过程中的温度窗口，同时其水热稳定性比较差。 因此需要对此类催化剂进行优化，拓宽该类催化剂的活性温度窗口，提高其水热 稳定性，实现NOx的高效净化，为我国NOx排放总量控制提供技术和技术储备。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供从锅炉、燃气轮机、各种柴油发动机等排出废气中将氮氧化 物有效净化的SCR催化剂及其制备方法，且催化剂具有较高水热稳定性、较好低温活性和 较宽活性温度窗口。 本专利技术的实施例提供一种SCR催化剂，其原料包括：高比表面积ZSM-5分子筛和活 性组分； 所述高比表面积ZSM-5分子筛，其原料中5102与A1 203摩尔比为20-200,比表面积 在500m2/g以上，比孔容在0. 6mL/g以上； 所述活性组分包含：铜盐、铁盐、锰盐、铈盐、锆盐中一种或多种。 在一些实施例中，优选为，所述高比表面积ZSM-5分子筛的原料包括：以摩尔份数 计：0? 0033 ~0?lAl203、lSi02、0. 01 ~0? 02Na0H、0. 1 ~1. 0 模板剂、1 ~10 水。 在一些实施例中，优选为，所述高比表面积ZSM-5分子筛的比表面积在530m2/g以 上，比孔容在0. 7mL/g以上。 在一些实施例中，优选为，所述高比表面积ZSM-5分子筛的制备方法包括如下步 骤：a)按原料比例备料，将硅源和分散剂均分成两份，将其中一份的硅源和分散剂与其他 的原料均匀混合，得到第一混合物；b)在50~60°C的情况下对所述第一混合物进行老化； c)加入另一份硅源和分散剂，搅拌均匀，调pH为10~11，同时通入空气进行搅拌，使反应 物混合均匀得到反应混合物；d)将上述制得的反应混合物转移至反应釜中进行水热晶化， 同时通入空气进行搅拌，95~115°C水热晶化18小时~3天；e)晶化完成后经常规的离心、 洗涤、干燥、焙烧后得到高比表面积ZSM-5分子筛。 在一些实施例中，优选为，当所述活性组分包含铜盐时，所述铜盐是硝酸铜 Cu(N03)2 ? 3H20 ;当所述活性组分包含铁盐时，所述铁盐是硝酸铁Fe(N03)3 ? 9H20 ;当所述 活性组分包含锰盐时，所述锰盐是硝酸锰50%溶液Mn(N03)2;当所述活性组分包含铈盐 时，所述铈盐是硝酸铈Ce(N03) 3 ? 6H20 ;当所述活性组分包含锆盐时，所述锆盐是硝酸锆 Zr(N03)4 * 5H20〇 在一些实施例中，优选为，当所述活性组分包含铜盐时，所述硝酸铜以Cu2+计算占 所述高比表面积ZSM-5分子筛总质量的1-5% ; 当所述活性组分包含铁盐时，所述硝酸铁以Fe3+计算占所述高比表面积ZSM-5分 子筛总质量的1_5% ; 当所述活性组分包含锰盐时，所述硝酸锰以Mn2+计算占所述高比表面积ZSM-5分 子筛总质量的1_3% ; 当所述活性组分包含铈盐时，所述硝酸铈以Ce3+计算占所述高比表面积ZSM-5分 子筛总质量的1-2. 5% ; 当所述活性组分包含锆盐时，所述硝酸锆以Zr4+计算占所述高比表面积ZSM-5分 子筛总质量的1-2%。 本专利技术实施例还提供一种上述各例中SCR催化剂的制备方法，其步骤包括： 将高比表面积ZSM-5分子筛的粉末预处理，以除去分子筛粉末中的多余水分； 取活性组分与水混合，得到活性组分溶液，水的体积=ZSM-5分子筛质量XZSM-5 分子筛的比孔容； 将所述活性组分溶液逐滴加至预处理后的所述高比表面积ZSM-5分子筛中，不断 搅拌，得到粘稠物； 将所述粘稠物升温干燥、煅烧； 冷却。 在一些实施例中，优选为，所述预处理为100-120°C烘干，烘干时间为2-4小时以 上。 在一些实施例中，优选为，所述升温干燥为：将所述粘稠物在马弗炉中以匀速升 温升至120_150°C干燥，干燥时间为2-4小时；所述煅烧为在干燥温度后继续匀速升温至 500-550°C煅烧，煅烧时间为3-5小时。 在一些实施例中，优选为，干燥过程中升温速度与煅烧过程中的升温速度相等。 通过本专利技术的各实施例提供的SCR催化剂及其制备方法，与现有技术相比，采用 的载体为高比表面积ZSM-5,高比表面积ZSM-5的颗粒尺寸小，比表面积大，比表面积在 500m2/g以上，比孔容在0. 6mL/g以上，相对普通的ZSM-5分子筛来说，载体承载率更高，而 且，该高比表面积ZSM-5分子筛的5102与A1 203摩尔比为20-200,提高金属含量，能提高分 布均匀性，进而提高水热稳定性；采用的活性组分选自铜盐、铁盐、锰盐、铈盐、锆盐中一种 或多种，可选择性更宽，活性组分在载体上的分散性更均匀，从而使SCR催化剂的活性温度 窗口更宽。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是 本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SCR催化剂，其特征在于，其原料包括：高比表面积ZSM‑5分子筛和活性组分；所述高比表面积ZSM‑5分子筛，其原料中SiO2与Al2O3摩尔比为20‑200，比表面积在500m2/g以上，比孔容在0.6mL/g以上；所述活性组分包含：铜盐、铁盐、锰盐、铈盐、锆盐中一种或多种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：碗海鹰，
申请(专利权)人：碗海鹰，
类型：发明
国别省市：山西;14