Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法。催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷为骨架材料，以Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］为主活性成分，以ＷＯ↓［３］或ＭｏＯ↓［３］为助催化剂，以ＴｉＯ↓［２］为涂层基体，主活性成分与助催化剂组分以及涂层基体的质量百分比分别为：（１～３％）∶（６～１２％）∶（８５～９３％）。制备工艺包括：ＴｉＯ↓［２］前驱液的制备及涂层的涂覆；氧化物活性成分负载量的确定；主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制及涂敷。催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴油机排气中的ＮＯｘ。本发明专利技术以低毒的Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］部分替代高毒的Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］，在减少环境危害的同时未对其催化性能产生影响且替代物价格低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柴油机氮氧化物净化催化剂，具体涉及一种具有Fe203和V20s双重主 活性成分的柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物的催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气污染物之一，对人类健康危害较大。数量众多的柴油车所 排放的废气是城市大气中NOx的主要来源之一，随着国内外机动车排放法规日益严格， 柴油机NOx排放的高效治理技术成为车用内燃机领域的研究热点之一，特别是以尿素 或氨气为还原剂的选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction—SCR)，由于其高 效和节能等突出优点而成为最具潜力的柴油机NOx净化技术之一。进口商业SCR催化剂的配方组成多为V205-W03 (或Mo03) -TiOr陶瓷载体，其中V20s为主活性成分，是催化作用的核心；W03 (或Mo03)是助催化剂，可以提高负载型催化剂的热稳定性和催化活性；Ti02是涂层材料，可以改善主活性成分的分散效果，并进而提高催化剂的活性和稳定性；陶瓷载体是整个催化剂的支撑体，也是所有负载成分的骨架。尽管上述钒基催化剂具有较好的NOx净化性能，但V20s属高毒物质，对人体健康危害较大；同时V205价格较高，不利于在我国的推广应用。因此，采用低毒、低成本材料开发具有良好使用性能的新型SCR催化剂成为国内外相关领域的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用低毒、低成本的Fe203部分替代高毒的V20s作为SCR催化剂 主活性成分，提供一种具有Fe203和V205双重活性组分的柴油机用选择性催化还原脱 除氮氧化物催化剂及其制备方法，在减少催化剂环境危害的同时，降低催化剂的成本。Fe203和V205双活性组分柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物催化剂，催化剂采 用堇青石蜂窝陶瓷为载体材料，主活性成分由Fe203 (三氧化二铁)和V20s (五氧化二 钒)共同构成；采用W03 (三氧化钨)或Mo03 (三氧化钼)为助催化剂组分；采用锐 钛矿型Ti02 (二氧化钛)为涂层基体。其中主活性成分Fe203和V205与助催化剂组分 W03(或Mo03)以及涂层基体Ti02的质量百分比分别为(1 3°/。) (6 12%) : (85 93%)，质量百分比之和为100%。主活性成分加助催化剂组分再加涂层基体Ti02的总质 量与堇青石蜂窝陶瓷载体的质量之比为(9.1 23.1%) : (90.9 76.9%),质量百分比之和为100%。其中主活性成分Fe203和V20s的质量比为(30 70%): (70 30%),质 量百分比之和为100%。催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴 油机排气中的N0x。本专利技术提出的制备方法，其具体工艺包括以下步骤(1) Ti02前驱液的制备确定所需涂敷堇青石蜂窝陶瓷载体的质量。按照主活性成分+助催化剂组分+涂层基体Ti02的总质量与陶瓷载体的质量比为(9.1 23.1%) : (90.9 76.9%)，质量百分比 之和为100%计算出Ti02负载量，然后再按照每340.35g钛酸丁酯产生79.88g Ti02的比 例计算出在前驱液中需要加入钛酸丁酯的质量，并进一步将钛酸丁酯的质量换算成钛酸 丁酯的体积。称取该体积下的钛酸丁酯，并将钛酸丁酯加入到体积比为2 3倍的无水 乙醇中，在搅拌的同时滴加体积相当于钛酸丁酯体积20 50%且质量比浓度不小于10% 的盐酸，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体，作为Ti02前驱液。(2) Ti02涂层的涂覆将堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，在步骤(l)己制备好的Ti02前驱液中于60 80'C水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体， 在80 110。C下干燥6 24，再在500 600。C下煅烧2h。(3) 氧化物活性成分负载量的确定按照主活性成分Fe203和V205:W03 (或Mo03):步骤(2)中已涂敷1102负载量= (卜3%) : (6 12%) : (93 85%)，质量百分比之和为100%,以及Fe2O3:V2O5=(30 70%) : (70 30%)的质量比，分别计算出催化剂制备所需要的Fe2O^B V205以及W03 (或Mo03)的质量。然后分别按照每808g硝酸铁产生159.69gFe203，每234g偏钒酸铵产生182g V205以及每1602.4g钨酸铵产生1391.lg W03 (或每1236g钼酸铵产生1007.7gMoO3)的比例换算出所需原料硝酸铁、偏钒酸铵以及钨酸铵(或钼酸铵)的质量。(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制按照步骤(3)所计算出的质量称取钨酸铵(或钼酸铵)，再按照每16.02g鸽酸铵(或 每12.36g钼酸铵)溶于500~1000ml去离子水的比例，将钨酸铵(或钼酸铵)与去离 子水混合。按照步骤(3)所计算出的质量称取硝酸铁和偏钒酸铵，再分别按照每4.04g 硝酸铁和每1.17g偏钒酸铵溶于500ml去离子水的比例，分别配制成硝酸铁溶液和偏钒 酸铵溶液。将钨酸铵(或钼酸铵)、硝酸铁和偏钒酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为2 6。(5)主活性成分和助催化剂的涂敷 将步骤(2)已涂覆Ti02的陶瓷载体放入硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵(或钼酸铵)、 草酸和水的溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵(或 钼酸铵)、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在80 11(TC下干燥 6 24h，再在500 600。C下煅烧4 6h。附图说明图1 选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction——SCR)催化剂活性实验室 评价装置示意图其中l一单通道质量流量控制器；2—3通道质量流量控制器；3—转子流量计；4 一截止阀；5—空气通路；6—混合釜；7—水蒸气发生炉；8—反应器；9一温度显示控 制仪；IO—加热电流显示控制仪；11—蠕动泵；12—NH3气瓶；13~~NO气瓶；14—HC 气瓶；15—CO气瓶；16—N2气瓶；17—模拟排放混合气入口 ； 18—NH3入口； 19—水 蒸气入口； 20—反应后排气出口 (通往气体分析仪)。图2不同空速时实施例1的N0x脱除效率随反应温度的变化情况。 图3不同空速时实施例1的HC脱除效率随反应温度的变化情况。 图4不同空速时实施例1的CO排放增加量随反应温度的变化情况。 图5实施例1 6的N0x脱除效率随反应温度的变化情况。 图6 SCR催化剂性能发动机评价系统示意图。其中21—进气中冷器；22—空气滤清器；23—柴油机；24—还原剂计量阀；25— 喷射泵；26—喷嘴及输液管；27—SCR催化器；28—测功机真体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术进行详细的描述，但本专利技术所涵盖的内容并不限于 下述实施例。 实施例1(1) Ti02前驱液的制备确定要在lkg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10% 的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。(2) Ti02涂层的涂覆将清洗、干燥后的lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)本文档来自技高网...
【技术保护点】
Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在于催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷载体为骨架材料，以Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］为主活性成分，以ＷＯ↓［３］或ＭｏＯ↓［３］为助催化剂组分，以ＴｉＯ↓［２为涂层基体，其中主活性成分Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］与助催化剂ＷＯ↓［３］（或ＭｏＯ↓［３］）以及涂层基体ＴｉＯ↓［２］的质量百分比为：（１～３％）∶（６～１２％）∶（８５～９３％），质量百分比之和为１００％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕刚，宋崇林，宋金瓯，龚彩荣，宾峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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