尾气处理催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及催化剂技术领域，具体而言，提供一种尾气处理催化剂及其制备方法和应用，制备方法包括：在结构引导剂水溶液中加入硅源形成混合物，搅拌至硅源完全水解且混合物变成透明状，得到分子筛基体液；将可溶性活性金属盐溶解于络合剂溶液中，得到金属络合物溶液；将金属络合物溶液滴加至分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液；将前驱体溶液晶化、离心，将离心后得到的固体干燥、焙烧，得到尾气处理催化剂；所述尾气处理催化剂包括疏水性分子筛及嵌入所述疏水性分子筛内部的金属络合物。制备得到的催化剂兼具高温活性和高温水热稳定性，非常适用于净化温度高且水蒸气含量较高的尾气，催化性能良好。能良好。能良好。

【技术实现步骤摘要】
尾气处理催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种尾气处理催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]针对氨氢双燃料发动机的尾气排放方面，选择性催化还原SCR（Selective Catalyst Reduction）技术作为国际公认的NO
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处理技术已经在多个国家广泛应用。催化剂是SCR技术的核心与关键。以钛钨粉为载体的钒基催化剂（V2O5‑
WO3/TiO2）在我国应用广泛，但是该催化剂存在毒性高，低温转化率较低，高温选择性差等诸多问题。随着分子筛催化剂的兴起，铜基和铁基的分子筛催化剂相继被研究用于SCR技术脱除NO
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，该类分子筛催化剂活性较高。
[0003]然而，对于新型的氢氨双燃料发动机而言，由于排气的条件与传统的柴油车有很大的差别，这类分子筛催化剂在净化氢氨双燃料发动机的尾气时极易失活，催化性能较差，因此需要一种适用于氢氨双燃料发动机尾气处理的催化剂。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种尾气处理催化剂及其制备方法和应用。
[0005]基于上述目的，本专利技术第一方面提供了一种尾气处理催化剂的制备方法，包括：在结构引导剂水溶液中加入硅源形成混合物，搅拌至混合物变成透明状，得到分子筛基体液；将可溶性活性金属盐溶解于络合剂溶液中，得到金属络合物溶液；将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液晶化、离心，将离心后得到的固体干燥、焙烧，得到尾气处理催化剂；所述尾气处理催化剂包括疏水性分子筛及嵌入所述疏水性分子筛内部的金属络合物。
[0006]可选地，所述将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液，包括：将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，加入甲醇和/或乙醇，搅拌，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液。
[0007]可选地，所述硅源、结构引导剂和水的摩尔比为0.5~1.25：0.2~1.0：10~100，所述可溶性活性金属盐、络合剂和疏水化合物的摩尔比为0.001~0.1：0.05~0.5：0.01
‑
0.1。
[0008]可选地，所述疏水化合物包含疏水基团，所述疏水基团为含有硅且碳链长为10~20个碳原子的烃基。
[0009]可选地，所述络合剂为含有
‑
NH2且相对分子质量不超过10000的有机物。
[0010]可选地，所述络合剂为乙二胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、三乙醇胺中至少一种。
[0011]可选地，所述结构引导剂为三乙胺、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、十六烷基三甲基溴化铵、N，N，N
‑
三甲基
‑1‑
金刚烷基氢氧化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；和/或，所述疏水性分子筛的骨架结构类型为BEA、CHA、MFI、AFX、FAU、LTA、OFF的至少一种。
[0012]可选地，所述硅源为二氧化硅、正硅酸乙酯、硅溶胶和纯硅分子筛中的至少一种。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种尾气处理催化剂，采用上述第一方面任一项所述的制备方法制备得到。
[0014]本专利技术第三方面提供了一种上述第二方面所述的尾气处理催化剂在机动车尾气净化中的应用。
[0015]从上面所述可以看出，本专利技术提供的尾气处理催化剂及其制备方法和应用，通过将可溶性活性金属盐溶解于络合剂中制备得到金属络合物溶液，提高了可溶性活性金属的稳定性，将金属络合物溶液加入分子筛基体液中，使得金属络合物可以嵌入分子筛内部，进一步提高了催化剂的高温稳定性和高温活性，然后再加入疏水化合物，疏水化合物负载在分子筛表面，可以显著提升分子筛的疏水性能，同时还不会对金属络合物的嵌入造成影响，使得制备得到的催化剂兼具高温活性和高温水热稳定性，非常适用于净化温度高且水蒸气含量较高的尾气，催化性能良好。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例1制备得到的尾气处理催化剂的透射电镜扫描图
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200nm尺度；图2为本专利技术实施例1制备得到的尾气处理催化剂的透射电镜扫描图
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50nm尺度；图3为本专利技术实施例1制备得到的尾气处理催化剂的透射电镜扫描图
‑
20nm尺度。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。
[0019]需要说明的是，除非另外定义，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0020]对于新型的氢氨双燃料发动机而言，排气的条件与传统的柴油车有很大的差别，首先，传统的柴油车尾气正常工况下温度范围较宽（200~500℃），冷启动时温度一般低于200℃，因此对传统的柴油车尾气催化剂的低温活性要求较高，对其高温活性要求不高。但是，对于新型的氢氨双燃料发动机，排气温度一般为400~500℃，这就对催化剂的高温活性提出了更高的要求。其次，传统的柴油车尾气中约含有10%的水汽，因此对传统的柴油车尾气催化剂的水热稳定性要求不高。但是，对于新型的氢氨双燃料发动机，其尾气中含有30~40%的水汽，因此对催化剂的水热稳定性提出了更为苛刻的要求。
[0021]因此，对于新型的氢氨双燃料发动机尾气来说，其要求催化剂具有良好的高温活性及高温水热稳定性。然而，目前一些常用的SCR催化剂及分子筛催化剂会因为高温以及仅有的10%水汽的存在而导致不可逆的失活，而氢氨双燃料发动机尾气中30~40%的水汽则会使这类催化剂发生更加严重的不可逆的劣化。
[0022]基于此，本专利技术提供了一种适用于氢氨双燃料发动机的尾气处理催化剂，可以解决在氢氨双燃料发动机尾气NO
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消除过程中存在的催化剂高温水热失活的难题。
[0023]本专利技术第一方面提供了一种尾气处理催化剂的制备方法，包括：步骤S1、在结构引导剂水溶液中加入硅源形成混合物，搅拌至混合物变成透明状，得到分子筛基体液；步骤S2、将可溶性活性金属盐溶解于络合剂溶液中，得到金属络合物溶液；步骤S3、将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液；步骤S4、将所述前驱体溶液晶化、离心，将离心后得到的固体干燥、焙烧，得到尾气处理催化剂；其中，所述尾气处理催化剂包括疏水性分子筛及嵌入所述疏水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾气处理催化剂的制备方法，其特征在于，包括：在结构引导剂水溶液中加入硅源形成混合物，搅拌至混合物变成透明状，得到分子筛基体液；将可溶性活性金属盐溶解于络合剂溶液中，得到金属络合物溶液；将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液晶化、离心，将离心后得到的固体干燥、焙烧，得到尾气处理催化剂；所述尾气处理催化剂包括疏水性分子筛及嵌入所述疏水性分子筛内部的金属络合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液，包括：将所述金属络合物溶液滴加至所述分子筛基体液中，搅拌至目视无沉淀，加入甲醇和/或乙醇，搅拌，继续加入疏水化合物，搅拌，得到前驱体溶液。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅源、结构引导剂和水的摩尔比为0.5~1.25：0.2~1.0：10~100，所述可溶性活性金属盐、络合剂和疏水化合物的摩尔比为0.001~0.1：0.05~0.5：0.01~0.1。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振国，李凯祥，吴志新，任晓宁，杨正军，颜燕，邵元凯，吴撼明，闫峰，王懋譞，周冰洁，刘亚涛，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：