一种SCR催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种SCR催化剂及其制备方法。该SCR催化剂包括：基体，为多孔陶瓷载体；以及催化剂涂层，涂覆于所述基体的表面，所述催化剂涂层包括分子筛组分和金属有机框架物组分，所述分子筛组分含有过渡金属元素。本发明专利技术通过在基体上涂敷有分子筛组分和金属有机框架物组分的混合物的涂层，从而使得到的SCR催化剂能够达到提高催化效率、拓宽适用温度范围以及提高耐老化性的效果。提高耐老化性的效果。提高耐老化性的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种SCR催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于SCR催化剂领域，具体涉及一种宽温SCR催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前SCR商用催化剂基本都是以TiO2为载体，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催化剂型式可分为三种：板式、蜂窝式和波纹板式。
[0003]催化剂的设计要选取一定反应面积的催化剂，以满足在省煤器出口烟气流量、温度、压力、成份条件下达到脱硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的设计要求；在灰分条件多变的环境下，其防堵和防磨损性能是保证SCR设备长期安全和稳定运行的关键。
[0004]金属
‑
有机框架(Metal
‑
Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机
‑
无机杂化材料。金属
‑
有机框架材料是新材料在金属有机材料(MOM)中的一个重要分类。MOFs是新无机有机材料中研究最热门的一个领域，因为他们将两门经常被分开的化学学科无机化学和有机化学结合了起来。MOFs由有机配体配位的金属原子或原子簇构成一维、二维或三维的结构，可用于气体吸附、气体储存、气体分离、催化剂等领域：
[0005](1)气体的吸附与储存：MOFs特殊的孔道结构，是理想的氢气存贮材料，现在MOF177在77K下的储氢能力已达到7.5％，当前研究重点是室温下达到高储氢能力的突破；
[0006](2)分子分离：MOFs的孔道大小和孔道表面可以控制，可以用于烷烃分离，也可以由于手性分离，在这方面的应用正在扩大；
[0007](3)催化：MOFs材料的不饱和金属位点作为Lewis酸位，可以用作催化中心，现已用于氰基化反应、烃类和醇类的氧化反应、酯化反应、Diels
‑
Alder反应等多种反应，具有较高的活性；
[0008]现有技术1(CN 109790039 A)公开了一种选择性催化还原制品和系统，其具体公开了采用至少两种不同的催化活性分子筛，选择性催化还原制品有利地提供了高NOx转化率，同时N2O的形成低。更具体地，采用至少第一蒸汽活化含铁分子筛和第二含铜分子筛。蒸汽活化含铁分子筛和含铜分子筛涂布在至少一个基底上。例如，第一蒸汽活化含铁分子筛的第一涂层和第二含铜分子筛的第二涂层涂布在所述至少一个基底上。第一和第二涂层可涂布在相同基底或不同基底上。例如，第一基底可具有提供在其上的含第一蒸汽活化含铁分子筛的第一涂层(例如洗涂层形式)，且第二基底可具有提供在其上的含第二含铜分子筛的第二涂层(例如洗涂层形式)。优选地，相对于排气料流的流动路径，在含第二涂层的第二基底上游提供含第一涂层的第一基底(含第二涂层的第二基底因此在含第一涂层的第一基底下游)。
[0009]在上述技术方案中，通过将不同的分子筛涂布在至少一个基体上，实现相对于排气料流的流动路径涂布不同的涂层，以实现不同温度下的对NOx的转化率的要求。然而，该技术方案中，需要制备至少两种不同的催化活性分子筛，其成本高，且制备步骤繁琐。另外，该方案中的催化制品可表现出在80000h
‑1的空速下测得的至少50％、至少55％或至少60％
的在200℃下的老化NOx转化率。该方案中的催化制品可表现出至少70％、至少75％或至少80％的在450℃下的老化NOx转化率，在500ppm NO、500ppm NH3、10％O2、5％H2O、余量N2的气体混合物中在稳态条件下在80000h
‑1的空速下测得。上述转化效率并不能满足日益严格的环保标准的要求。
[0010]现有技术2(CN 101920213 A)公开了一种以金属有机框架物为载体的低温SCR脱硝催化剂及其制备方法，其具体公开了一种制备以金属有机框架物为载体的低温SCR脱硝催化剂的方法，是以MOFs为催化剂载体，采用浸渍法负载适量的Mn、Fe、Cu、V、Ce的一种或几种金属元素的氧化物活性组分后获得。其中，金属氧化物占催化剂总量的质量百分比为1～20％。
[0011]然而，上述低温SCR脱硝催化剂适用于80～200℃之间，这意味着在实际应用中，上述MOFs催化剂在老化650℃/50h/10％H2O的条件下会失效。该MOFs催化剂无法适用于更高温段的催化反应，并且在高温条件下容易老化。
[0012]综上所述，现有技术中SCR催化剂存在如下问题：
[0013](1)现有的SCR催化剂的活性温度范围较窄；
[0014](2)现有的SCR催化剂的NOx的转化活性仍然较低，无法满足日益严格的环境要求；
[0015](3)金属有机框架物为载体的低温SCR脱硝催化剂不耐老化。

技术实现思路

[0016]本专利技术提供一种SCR催化剂，包括：
[0017]基体，为多孔陶瓷载体；以及
[0018]催化剂涂层，涂覆于所述基体的表面，所述催化剂涂层包括分子筛组分和金属有机框架物组分，所述分子筛组分含有过渡金属元素。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述过渡金属元素可以为Cu、Fe、Ni、Pt、Pd中的一种或两种以上，例如为Cu。优选地，所述过渡金属元素在所述分子筛组分中以其氧化物形式存在。
[0020]根据本专利技术示例性的实施方案，所述分子筛组分中包含CuO。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述金属有机框架物组分中包含金属氧化物，例如所述金属氧化物为铁和/或铜的金属氧化物。其中，所述金属氧化物为活性成分。
[0022]根据本专利技术的实施方案，在所述催化剂涂层中，以质量比计，所述分子筛组分与金属有机框架物组分的质量比为(10～100):1，优选为(30～85):1，更优选为(55～75):1；例如，质量比为10:1、11:1、15:1、30:1、55:1、75:1。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述分子筛组分中所使用的分子筛的结构选自AEI、CHA、AFT、AFX、EAB、ERI、KFI、LEV、SAS、SAT和SAV中的一种或两种以上，优选为AEI或CHA。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述金属有机框架物的结构选自MOF、ZIF(沸石咪唑酯骨架结构)和MIL中的一种或两种以上，优选为MIL。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述分子筛组分中过渡金属元素的负载量为1
‑
10wt％，例如为2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述金属有机框架物组分中铁和/或铜的氧化物的负载量为5
‑
25wt％，例如为11wt％、15wt％、20wt％、25wt％。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述催化剂涂层包括第一催化剂涂层区域和第二催化剂
涂层区域，其中，
[0028]所述第一催化剂涂层区域，设置在待处理废气通路的上游，第一催化剂涂层包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SCR催化剂，其特征在于，所述SCR催化剂包括：基体，为多孔陶瓷载体；以及催化剂涂层，涂覆于所述基体的表面，所述催化剂涂层包括分子筛组分和金属有机框架物组分，所述分子筛组分含有过渡金属元素。2.根据权利要求1所述的SCR催化剂，其特征在于，所述过渡金属元素为Cu、Fe、Ni、Pt、Pd中的一种或两种以上。优选地，所述过渡金属元素在所述分子筛组分中以其氧化物形式存在。优选地，所述分子筛组分中包含CuO。优选地，所述金属有机框架物组分中包含金属氧化物，例如所述金属氧化物为铁和/或铜的金属氧化物。3.根据权利要求1或2所述的SCR催化剂，其特征在于，在所述催化剂涂层中，以质量比计，所述分子筛组分与金属有机框架物组分的质量比为(10～100):1。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的SCR催化剂，其特征在于，所述分子筛组分中所使用的分子筛的结构选自AEI、CHA、AFT、AFX、EAB、ERI、KFI、LEV、SAS、SAT和SAV中的一种或两种以上；所述金属有机框架物的结构选自MOF、ZIF(沸石咪唑酯骨架结构)和MIL中的一种或两种以上。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的SCR催化剂，其特征在于，所述分子筛组分中过渡金属元素的负载量为1
‑
10wt％。优选地，所述金属有机框架物组分中铁和/或铜的氧化物的负载量为5
‑
25wt％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的SCR催...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐杨，赵峰，龙达，
申请(专利权)人：中化学科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：