一种SCR催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种SCR催化剂及其制备方法和应用，属于SCR催化剂技术领域，包括以下步骤：将含铜分子筛粉体配成浆液，涂敷在蜂窝状堇青石陶瓷载体上作为底层，烘干；将含铁分子筛粉体配成浆液，涂敷在蜂窝状堇青石陶瓷载体上作为表层，烘干；焙烧蜂窝状堇青石陶瓷载体。本发明专利技术能够解决SCR催化剂无法兼具耐硫性能和NOx净化效率的问题。净化效率的问题。净化效率的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种SCR催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及SCR催化剂
，尤其涉及一种SCR催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国非道路用柴油机每年新增几百万台左右，全国每年超过1亿的柴油消耗总量中，约有20%用于各类非道路移动机械。这些非道路移动机械是氮氧化物的重要排放源，初步估计每年的排放氮氧化物200万吨以上。在2020年09月28日，生态环保部发布了关于征求《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、第四阶段）（GB20891
‑
2014）修改单（二次征求意见稿）》，要求所有生产、进口和销售的560kW以下（含560kW）非道路移动机械及其装用的柴油机应符合本标准第四阶段要求。
[0003]但就目前已经开发的技术路线来说，主要分纯铜基、纯铁基、纯钒基为主，他们各有优势，但劣势也是十分明显。纯铜基对NOx净化效率高但不耐硫、纯铁基耐硫性十分优异但对NOx净化效率不佳、纯钒基对于NOx净化效率和耐硫性均处于中等水平，对机型排放水平要求高。所以均不是最优化的选择。
[0004]本专利申报的铜铁基SCR，其优势在于通过优选铜基、铁基材料，通过分层布置的工艺方法，将一定量的铜基涂敷于载体底层，将一定量的铁基涂敷于铜基上层，这样既发挥耐硫优势，又保留了铜基的性能优势，非常适用于非道路机械的尾气后处理系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种SCR催化剂及其制备方法和应用，解决SCR催化剂无法兼具耐硫性能和NOx净化效率的问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将含铜分子筛粉体配成浆液，涂敷在蜂窝状堇青石陶瓷载体上作为底层，烘干；（2）将含铁分子筛粉体配成浆液，涂敷在蜂窝状堇青石陶瓷载体上作为表层，烘干；（3）焙烧蜂窝状堇青石陶瓷载体。
[0007]进一步的，所述步骤（1）中的含铜分子筛粉体中铜的质量分数为3.0
‑
4.0%。
[0008]进一步的，所述步骤（2）中的含铁分子筛粉体中铁的质量分数为3.0
‑
4.5%。
[0009]进一步的，所述步骤（1）和步骤（2）中的烘干温度均为120℃，烘干时间为12h，所述步骤（3）中将将烘干完全的蜂窝状堇青石陶瓷载体在空气气氛下，于500
‑
600℃焙烧2
‑
5h。
[0010]进一步的，所述步骤（1）中，将含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13与去离子水混合，控制粉体固含量为25
‑
30%配制成浆液，并控制干粉上载量为70
‑
100g/L；所述步骤（2）中，将含铁分子筛粉体Fe
‑
β与去离子水混合，控制粉体固含量为30
‑
35%配制成浆液，并控制干粉上载量
为90
‑
120g/L。
[0011]进一步的，所述含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13选用H型SSZ
‑
13分子筛和醋酸铜溶液通过离子交换配制得到，再经过烘干焙烧，最终含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13的Cu质量占比为3.0
‑
4.0%；所述含铁分子筛粉体Fe
‑
β选用H型β分子筛和硝酸铁溶液通过离子交换配制得到，再经过烘干焙烧，最终含铁分子筛粉体Fe
‑
β的Fe质量占比为3.0
‑
4.5%。
[0012]进一步的，制备含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13时，先将醋酸铜晶体加入去离子水中，加热至60℃
‑
80℃，搅拌2.0
‑
4.0h，再将H型SSZ
‑
13加入到溶液中，恒温60
‑
80℃，维持2.0
‑
6.0h；制备含铁分子筛粉体Fe
‑
β时，先将硝酸铁晶体加入去离子水中，加热至60℃
‑
80℃，搅拌2.0
‑
4.0h，再将H型β分子筛加入到溶液中，恒温60
‑
80℃，维持2.0
‑
6.0h。
[0013]进一步的，所述步骤（1）中将含铜分子筛粉体配成浆液时，在将含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13与去离子水混合后，向混合液中加入质量分数为10%的纳米铝溶胶和质量分数为30%的碱性纳米硅溶胶，并控制纳米铝溶胶总质量为含铜分子筛粉体质量的2.0%，碱性纳米硅溶胶总质量为含铜分子筛粉体质量的5.0%，再加入质量分数为0.4%的羟甲基纤维素，羟甲基纤维素的质量为含铜分子筛质量的0.1%，制得混合浆料A，采用研磨机将混合浆料研磨至颗粒度D50在4
‑
7微米，将研磨后的混合浆料A涂覆于堇青石陶瓷载体上，控制涂层干增重上载量为70
‑
100g/L；所述步骤（2）中将含铁分子筛粉体配成浆液时，在将含铁分子筛粉体Fe
‑
β与去离子水混合后，向混合液中加入质量分数为10%的纳米铝溶胶和质量分数为30%的碱性纳米硅溶胶，并控制纳米铝溶胶总质量为含铁分子筛粉体质量的2.0%，碱性纳米硅溶胶总质量为含铁分子筛粉体质量的3.0%，再加入质量分数为1%的羟甲基纤维素，羟甲基纤维素的质量为含铁分子筛质量的0.1%，制得混合浆料B，采用研磨机将混合浆料研磨至颗粒度D50在1
‑
3微米，将研磨后的混合浆料B涂覆于含铜分子筛制成的混合浆料上，控制涂层干增重上载量为70
‑
100g/L。
[0014]进一步的，所述含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13中，Cu2+和Cu+的质量之和占Cu元素的总质量的70
‑
90%；所述含铁分子筛粉体Fe
‑
β中，Fe3+和Fe2+的质量之和占Fe元素的总质量的80
‑
95%。
[0015]进一步的，所述混合浆料A中SiO2与Al2O3的摩尔比为8
‑
22，所述混合浆料B中SiO2与Al2O3的摩尔比为30
‑
140。
[0016]本专利技术还提供了一种SCR催化剂，所述SCR催化剂由上述任意一种SCR催化剂的制备方法制备得到。
[0017]进一步的，所述SCR催化剂的BET比表面积为100
‑
120 m2/g。
[0018]本专利技术还提供了一种SCR催化剂的应用，将上述的SCR催化剂应用于非道路四阶段车型尾气中NOx的净化。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过优选铜基、铁基材料并通过分层次序分布、涂敷上载量优化，再添加一定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将含铜分子筛粉体配成浆液，涂敷在蜂窝状堇青石陶瓷载体上作为底层，烘干；（2）将含铁分子筛粉体配成浆液，涂敷在蜂窝状堇青石陶瓷载体上作为表层，烘干；（3）焙烧蜂窝状堇青石陶瓷载体。2.如权利要求1所述的一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的含铜分子筛粉体中铜的质量分数为3.0
‑
4.0%。3.如权利要求1所述的一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的含铁分子筛粉体中铁的质量分数为3.0
‑
4.5%。4.如权利要求1所述的一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中的烘干温度均为120℃，烘干时间为12h，所述步骤（3）中将将烘干完全的蜂窝状堇青石陶瓷载体在空气气氛下，于500
‑
600℃焙烧2
‑
5h。5.如权利要求1所述的一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
‑
13与去离子水混合，控制粉体固含量为25
‑
30%配制成浆液，并控制干粉上载量为70
‑
100g/L；所述步骤（2）中，将含铁分子筛粉体Fe
‑
β与去离子水混合，控制粉体固含量为30
‑
35%配制成浆液，并控制干粉上载量为90
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120g/L。6.如权利要求5所述的一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，所述含铜分子筛粉体Cu
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SSZ
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13选用H型SSZ
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13分子筛和醋酸铜溶液通过离子交换配制得到，再经过烘干焙烧，最终含铜分子筛粉体Cu
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SSZ
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13的Cu质量占比为3.0
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4.0%；所述含铁分子筛粉体Fe
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β选用H型β分子筛和硝酸铁溶液通过离子交换配制得到，再经过烘干焙烧，最终含铁分子筛粉体Fe
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β的Fe质量占比为3.0
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4.5%。7.如权利要求6所述的一种SCR催化剂的制备方法，其特征在于，制备含铜分子筛粉体Cu
‑
SSZ
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13时，先将醋酸铜晶体加入去离子水中，加热至60℃
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80℃，搅拌2.0
‑
4.0h，再将H型SSZ
‑
13加入到溶液中，恒温60
‑
80℃，维持2.0
‑
6.0h；制备含铁分子筛粉体Fe
‑
β时，先将硝酸铁晶体加入去离子水中，加热至60℃
‑
80℃，搅拌2.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘屹，钱正枝，朱爽，任明松，陈朋，汪银环，
申请(专利权)人：安徽艾可蓝环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：