一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种尾气处理催化剂，该催化剂由载体、第一催化剂和第二催化剂组成，所述第一催化剂和第二催化剂设于所述载体两端，第一催化剂能净化处理尾气中的污染物，第二催化剂能净化处理第一催化剂净化处理后的副产物氨气以及第一催化剂未净化完全的部分污染物；其中，所述第二催化剂为双层结构，下层由储氧材料、氧化铝和第二活性组分组成，所述第二活性组分为Pt与Pd的组合物，或者Ce、Fe、Ni、Cu的组合物；上层由分子筛和第三活性组分组成，所述第三活性组分为Cu，或者Cu、Fe的组合物。本发明专利技术的尾气处理催化剂，净化处理效率高，能够显著减少尾气中CH4、CO和NOx的排放，特别是减少副产物NH3的含量，使其能满足国六的排放要求。

【技术实现步骤摘要】
一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途
本专利技术涉及尾气处理
，特别涉及一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途。
技术介绍
重型天然气汽车从国五到国六，发动机的燃烧方式从稀薄燃烧升级到当量比燃烧，相应地，后处理催化剂从氧化性催化剂(MethaneOxidationCatalyst,MOC)升级到三效催化剂(ThreeWayCatalyst,TWC)。TWC在当量燃烧条件下，能将尾气中的HC(包括CH4和NMHC)、CO、和NOx转化为N2、CO2和H2O，但在该催化转化过程中，会产生副产物NH3。GB17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》，该标准适用于重型天然气汽车和重型柴油车，其中天然气汽车从2019年7月1日起实施该标准。该标准在GB17691-2005的基础上，气态污染物除进一步降低CO、HC和NOx的限值外，还新增了NH3的限值要求。CO、HC、NOx三种污染物通过TWC可以净化到国六限值以下，但在理论空燃比附近，特别是偏浓的条件下，CO、NO和H2反应生成NH3和H2O，新增的副产物NH3的排放量远远超过了国六排放法规的要求(排放量是限值的5-10倍以上)，必须净化新增副产物NH3以满足法规要求。NH3是一种不稳定的化合物，在一定的温度条件下，很容易被氧化，氧化产物通常是N2、N2O和NO。该反应的难点是NH3氧化为N2的选择性。氨氧化催化剂(AmmoniaOxidationCatalyst,简称AOC)在柴油车后处理中已有应用，相对于柴油车，当量燃烧的天然气汽车在相同的工作条件下，尾气温度一般要比柴油车高200℃左右，而用于柴油车的氨氧化催化剂，随着温度升高到450℃以上，NH3氧化为N2的选择性会明显降低，因此，用于天然气汽车的氨氧化催化剂，高温时对NH3氧化为N2的选择性方面的要求显著提高。为使重型天然气汽车尾气排放满足国六法规，必须开发一种后处理催化剂，可同时将尾气中的HC、CO、NOx、PM和NH3净化到国六限值内。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有尾气处理催化剂不能有效净化处理尾气新增副产物NH3的缺陷，提供一种能够有效净化处理尾气中烃类化合物、一氧化碳、氮氧化物、颗粒物以及新增副产物NH3的尾气处理催化剂，以及该尾气处理催化剂的制备方法和用途。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种尾气处理催化剂，该催化剂由载体、第一催化剂和第二催化剂组成，所述第一催化剂和第二催化剂设于所述载体两端，第一催化剂能净化处理尾气中的CH4、NMHC、CO和NOx；第二催化剂能净化处理第一催化剂净化处理后的副产物NH3以及第一催化剂未净化完全的部分污染物；其中，所述第二催化剂为双层结构，下层由储氧材料、氧化铝和第二活性组分组成，所述第二活性组分为Pt与Pd的组合物，或者Ce、Fe、Ni、Cu的组合物；上层由分子筛和第三活性组分组成，所述第三活性组分为Cu，或者Cu、Fe的组合物。上述尾气处理催化剂可以为单极分段催化剂或者两极催化剂，由三种催化剂功能区域组成。催化剂前段(或前极)由载体材料和第一催化剂组成，第一催化剂为三效催化剂，主要将尾气中的甲烷、非甲烷碳氢、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等污染物净化处理成二氧化碳、氮气和水；催化剂后段(或后极)由载体材料和第二催化剂组成，其中，第二催化剂分为上下两层：下层为氨氧化催化剂，主要将氨气氧化为氮气和少部分的一氧化氮，上层为被动选择还原型催化剂，主要将氨气和一氧化氮转化为氮气和水，本催化剂后端(或后极)主要将尾气中的原排氨气或者催化剂前段(或前极)净化处理后的新增副产物氨气和催化剂前段(或前极)未净化处理的甲烷、非甲烷碳氢、氮氧化物、一氧化碳等污染物净化处理为二氧化碳、氮气和水。进一步地，所述第二催化剂上、下两层的总上载量为50～200g/L，其中，上层与下层上载量之比为(0.1～10)：1。优选地，所述第二催化剂下层涂层上载量为0.1～150g/L，上层涂层上载量为0.1～150g/L，上、下两层的总上载量为50～200g/L。更优选地，所述第二催化剂下层涂层上载量为10～100g/L，上层涂层上载量为10～100g/L，上、下两层的总上载量为100～180g/L。更优选地，所述第二催化剂下层涂层上载量为30～80g/L，上层涂层上载量为50～100g/L，上、下两层的总上载量为150～180g/L。进一步地，所述第二活性组分为Pt、Pd的组合物时，Pt与Pd的重量配比为(10～1)：(1～0)。优选地，所述第二活性组分为Pt、Pd的组合物时，Pt与Pd的重量配比为(10～1)：(1～0.5)。更优选地，所述第二活性组分为Pt、Pd的组合物时，Pt与Pd的重量配比为(10～5)：(1～0.5)。进一步地，所述第二催化剂下层中第二活性组分含量为0.1～10g/ft3。优选地，所述第二催化剂下层中第二活性组分含量为1～10g/ft3。更优选地，所述第二催化剂下层中第二活性组分含量为1～5g/ft3。进一步地，所述分子筛为Beta、ZSM-5、SSZ-13或SAPO-34等小孔分子筛中的一种或几种的组合物。第二催化剂，在理论空燃比条件或略微偏稀(氧气过量)的条件下，采用下层贵金属和上层分子筛分层涂覆形成催化剂。下层采用单Pt或Pt、Pd双金属为主组成的贵金属催化剂或以Ce、Fe、Ni、Cu等过渡金属催化剂，将发动机排放的NH3和三效催化剂副反应产生的NH3主要转化为N2；以及将部分未被三效催化剂转化的CO、CH4和NMHC转化为CO2和H2O；上层采用以Cu或Cu、Fe为活性组分，Beta、ZSM-5、SSZ-13或SAPO-34等小孔分子筛中的一种或多种为载体，制备的催化剂，发生HC-SCR和NH3-SCR反应，将NH3、NOx、CH4等转化为N2、CO2和H2O。第二催化剂的活性组分含量、比例以及涂层上载量可根据发动机的实际尾气排放特点作相应调整。进一步地，所述第一催化剂由储氧材料、氧化铝、助剂和第一活性组分组成；所述第一活性组分为Pt、Pd和Rh的组合物。进一步地，所述第一活性组分中Pt、Pd和Rh的重量配比为(0～50)：(1～100)：(1～10)。优选地，所述第一活性组分中Pt、Pd和Rh的重量配比为(10～50)：(20～100)：(3～10)。优选地，所述第一活性组分中Pt、Pd和Rh的重量配比为(20～50)：(50～100)：(3～8)。所述第一催化剂的干基涂层上载量为100～250g/L，第一活性组分的含量为50～200g/ft3。第一催化剂是采用以Pt、Pd、Rh三种贵金属为主要活性组分的Pt/Pd/Rh型三效催化剂或以Pd、Rh两种贵金属为主要活性组分的Pd/Rh型三效催化剂，在理论空燃比附近，将尾气中的CH4、NMHC、CO、NOx和颗粒物转化为CO2、N2和H2O。第一催化剂的活性组分含量、比例以及涂层上载量可根据发动机的实际尾气排放特点作相应调整。进一步地，所述第一催化剂与第二催化剂的体积比为(0.5～10):1。优选地，所述第一催化剂与第二催化剂的体积比为(0.5～5):1。优选地，所述第一催化剂与第二催化剂的体积比为(1～3):1。在上述尾气处理催化剂中，所述载体优先本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尾气处理催化剂，其特征在于，所述催化剂由载体、第一催化剂和第二催化剂组成，所述第一催化剂和第二催化剂设于所述载体两端，第一催化剂能净化处理尾气中的CH4、NMHC、CO和NOx；第二催化剂能净化处理第一催化剂净化处理后的副产物NH3以及第一催化剂未净化完全的部分污染物；其中，所述第二催化剂为双层结构，下层由储氧材料、氧化铝和第二活性组分组成，所述第二活性组分为Pt与Pd的组合物，或者Ce、Fe、Ni、Cu的组合物；上层由分子筛和第三活性组分组成，所述第三活性组分为Cu，或者Cu、Fe的组合物。

【技术特征摘要】
1.一种尾气处理催化剂，其特征在于，所述催化剂由载体、第一催化剂和第二催化剂组成，所述第一催化剂和第二催化剂设于所述载体两端，第一催化剂能净化处理尾气中的CH4、NMHC、CO和NOx；第二催化剂能净化处理第一催化剂净化处理后的副产物NH3以及第一催化剂未净化完全的部分污染物；其中，所述第二催化剂为双层结构，下层由储氧材料、氧化铝和第二活性组分组成，所述第二活性组分为Pt与Pd的组合物，或者Ce、Fe、Ni、Cu的组合物；上层由分子筛和第三活性组分组成，所述第三活性组分为Cu，或者Cu、Fe的组合物。2.如权利要求1所述的尾气处理催化剂，其特征在于，所述第二催化剂上、下两层的总上载量为100～300g/L，其中，上层与下层上载量之比为(0.1～10)：1。3.如权利要求1所述的尾气处理催化剂，其特征在于，所述第二活性组分为Pt、Pd的组合物时，Pt与Pd的重量配比为(10～1)：(1～0)。4.如权利要求1所述的尾气处理催化剂，其特征在于，所述第二催化剂下层中第二活性组分含量为0.1～10g/ft3。5.如权利要求1所述的尾气处理催化剂，其特征在于，所述分子筛为Beta、ZSM-5、SSZ-13或SAPO-34等小孔分子筛中的一种或几种的组合物。6.如权利要求1所述的尾气处理催化剂，其特征在于，所述第一催化剂由储氧材料、氧化铝、助剂和第一活性组分组成；所述第一活性组分为Pt、Pd和Rh的组合物。7.如权利要求6所述的尾气处理催化剂，其特征在于，所述第一活性组分中Pt、Pd和Rh的重量配比为(0～50)：(1～100)：(1～10)。8.如权利要求1所述的尾...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云，淡宜，程永香，杜洪仪，朱赞，罗甜甜，张艳华，王勤，李云，陈启章，
申请(专利权)人：中自环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51