CN111266123B - 一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111266123B
CN111266123B CN202010113654.0A CN202010113654A CN111266123B CN 111266123 B CN111266123 B CN 111266123B CN 202010113654 A CN202010113654 A CN 202010113654A CN 111266123 B CN111266123 B CN 111266123B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
solution
carrier
cocatalyst
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010113654.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111266123A (zh
Inventor
沈岳松
金奇杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Huanfu New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Huanfu New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Huanfu New Material Technology Co ltd filed Critical Nanjing Huanfu New Material Technology Co ltd
Publication of CN111266123A publication Critical patent/CN111266123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111266123B publication Critical patent/CN111266123B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186—Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188—Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088—Decomposition of a metal salt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用，该催化剂以磷酸氢锆和氧化铝的混合物为载体，以铈镍铬复合氧化物为催化活性组分，以金纳米颗粒为助催化剂。以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为5％～10％，助催化剂的质量百分含量为0.2％～0.3％。将活性组分、助催化剂复合胶体溶液和催化剂载体搅拌均匀、陈腐、挤出成型，经干燥、焙烧制得。该催化剂环境友好，不仅能够脱除柴油机尾气中的NOx，而且能够协同催化脱除CO和HC，活性温度区间宽，SO2的氧化效率低。350‑550℃内脱硝效率均大于95％，CO和HC氧化效率均大于90％。本发明催化剂性价比高，特别适用于中速柴油机多组分烟气净化领域。

Description

一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及中速油机尾气NOx、CO和HC净化用多功能催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和大气污染治理领域，采用该方法制备的产品特别适用于中速柴油机多组分烟气净化领域。
背景技术
随着我国经济社会的发展，大气污染问题日益凸显。其中，机动车尾气排放造成的污染占有相当的比重，而柴油车尤其是重型柴油车排放显著。氨选择性催化还原法因其效率高、稳定性好，已经被确认为柴油车尾气脱硝的主流技术路线。选择性催化还原(SCR)脱成为国内外工业应用研究的主流技术和发展方向。普通商业钒基催化剂虽然脱硝效率高，但其协同催化脱除CO和HC性能较差，活性温度窗口较窄(300～410℃)，高温活性差，热稳定性能差，易SO2中毒，且活性组分V2O5是一种在水中具有较高溶解度的剧毒物质，致使催化剂在生产、使用过程中都会产生二次污染，其废弃催化剂的无害化处理也会再次增加环保压力。稀土脱硝催化剂因其高效、稳定以及环境友好等特点已经被国家三部委指定为钒基脱硝催化剂的替代产品，因此，研发以稀土元素为基础的新型柴油机中高温SCR脱硝用催化剂是具有现实意义和理论需求的重要方向。
国内外柴油机尾气净化专利中多数涉及以分子筛为载体的脱硝催化剂，但这类催化剂面临高速气流的长期冲刷和柴油机频繁变载情况下的冷热冲击，其催化剂涂层的牢固度较弱，且水热稳定性较差，成为了制约催化剂规模应用的关键。专利(CN105413740A)公开了一种以硅铝复合胶为粘结剂的Fe分子筛催化剂涂覆方法，其主要特点是通过在溶解后的拟薄酸性胶体中加入SiO2粉末，控制体系pH值陈化后得到硅铝复合粘结剂。专利(CN104525242A)公开了类似工艺，通过控制胶体粒径，得到稳定的铝锆复合溶胶作为涂覆粘结剂，从而提高催化剂的负载量和涂层牢固度。专利(CN109847795A)采用工业碱性硅溶胶为粘结剂，增强涂层牢固度，能够克服催化组分流失、磨损的问题。专利(CN109174171A)通过浸渍实现Cu盐前驱体与SSZ-13分子筛混合，随后制成浆料，涂覆到蜂窝载体内，经诶少后实现催化剂的活化和涂层的附着。上述催化剂虽然能够解决催化涂层的牢固强度问题，但无法解决分子筛水热稳定性差的问题。除分子筛载体催化剂以外，国内外还有少量专利涉及以金属复合氧化物为载体的柴油机脱硝催化剂。专利(CN108940299A)公开了以Ti-Si-Ox复合氧化物为载体，V-W-M-Ox为活性组分，其制备的催化剂虽然热稳定性良好，但活性温度区间只有250-340℃，并不能解决柴油机高温烟气的净化，温度区间较窄。专利(CN107649122A)公开了一种用于柴油机尾气净化的组合催化剂，其中包括锰铈低温催化剂和铈钨高温脱硝催化剂，但其低温催化剂中以氧化锰为主要成分，易于产生SO2中毒。
发明内容
本发明的目的是针对现有柴油机尾气净化领域的现状及存在问题，而提出了一种具有较宽活性温度区间，且能协同脱除NOx、CO和HC的中速柴油机多功能催化剂，本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法，特别适用于中速柴油机多组分烟气净化领域。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种净化用多功能催化剂，该催化剂以磷酸氢锆和氧化铝的混合物为载体，以铈镍铬复合氧化物为催化活性组分，以金纳米颗粒为助催化剂；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为5％～10％，助催化剂的质量百分含量为0.2％～0.3％。
在一些具体的技术方案中：载体中磷酸氢锆和氧化铝的质量比为1：0.1～3；活性组分中氧化铈：氧化镍：氧化铬的质量比为(4～9)：0.1～1：0.1～1；优选：活性组分中氧化铈：氧化镍：氧化铬的质量比为(4～9)：0.4～0.8：0.2～0.6。
本发明技术方案中：该催化剂的制备方法如下：
(1)催化剂载体的制备
将磷酸氢锆与去离子水混合均匀，得到磷酸氢锆悬浮液，然后将水合氧化铝加入磷酸氢锆悬浮液中，并在温度为70～90℃的条件下进行搅拌反应至溶液成为无色透明凝胶；然后将凝胶干燥、煅烧得到催化剂载体颗粒；
其中磷酸氢锆和去离子水的质量比为1：20～40；
(2)活性组分前驱体溶液配置
称取铈盐、镍盐和铬盐，加入去离子水并在温度为70～90℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
其中铈盐、镍盐和铬盐的混合物与去离子水的质量比为1：1；
(3)助催化剂胶体溶液配置
将金盐加入去离子水搅拌生成溶液，然后加入抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂胶体溶液B；
其中金盐：去离子水：抗坏血酸的质量比为1：80～120：5～15；
(4)将步骤(1)制得的催化剂载体、步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A和步骤(3)制得的助催化剂胶体溶液B混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中保温干燥，得到催化剂坯体；
(5)催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在氧化气氛下置入马弗炉中煅烧制得多功能催化剂。
上述制备方法中：步骤(1)中所述的干燥温度为70～90℃，干燥时间为8～12h；煅烧烧温度为600～700℃，保温2～4h。
上述制备方法中：步骤(2)中所述的铈盐为六水合硝酸铈，镍盐为六水合硝酸镍，铬盐为九水合硝酸铬。
上述制备方法中：步骤(3)中所述的金盐为三水合氯金酸。
上述制备方法中：步骤(4)中的干燥温度为70～90℃，干燥时间为12～24h；步骤(5)中的煅烧烧温度为600～700℃，保温2～4h。
本发明技术方案中：所述的催化剂在烟气净化方面的应用；优选：所述的催化剂在中速柴油机尾气NOx、CO和HC净化方面的应用。
本发明的催化反应条件及结果：取4mL催化剂小样装入催化剂性能评价反应装置中，评价反应装置中石英管内径为10mm，通入模拟气进行活性评价。模拟的气体的组成为：NO(800ppm)、NH3(800ppm)、O2(6vol.％)、CO(300ppm)、C3H8(300ppm)、SO2(200ppm)，N2为载气，催化剂粒度为：直径3.5mm、长3.5-5.5mm，GHSV为12400h-1，气体总流量为833mL/min。350-550℃内脱硝效率均大于95％，CO和HC氧化效率均大于90％，SO2/SO3转化率小于0.5％。
本发明的有益效果：
本发明所制备的催化剂脱硝效率高，活性温度区间宽，能够协同催化脱除CO和HC，且SO2/SO3转化率小于0.5％。与现有技术进行对比，该催化剂体系利用了磷酸氢锆的强固体酸性、高比表面积以及优异的热稳定性能，Al2O3既可以增加活性组分和助催化剂在磷酸氢锆表面的分散性，也可以提高较高比表面积，为反应分子在催化剂表面的吸附脱附奠定基础；铈镍铬复合氧化物具有优异的氧化还原性能和储释氧性能，Au纳米颗粒则增加了催化剂对CO和HC的氧化性能。因此，本发明催化剂不仅可以将NOx、CO和HC催化生成N2、CO2和H2O，同时在长期高温(600℃)条件下活性也能够保持稳定不变，即具有优异的热稳定性能，SO2/SO3转化率小于0.5％。另外，该催化剂组分环境友好，制备工艺简单，成本较低，性价比高，同时具有较高的机械强度，可有效降低柴油机尾气净化的运行成本，特别适用于中速柴油机等移动源领域的多组分烟气净化，具有较强的应用推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
(1)催化剂载体的制备
称取20.000g磷酸氢锆，并加入600g去离子水混合均匀，超声搅拌1h，得到磷酸氢锆悬浮液，然后称取23.531g水合α-氧化铝粉末加入磷酸氢锆悬浮液中，并在温度为80℃的条件下进行搅拌反应至溶液成为无色透明凝胶；然后将凝胶置于烘箱中80℃干燥10h，再置于马弗炉中650℃煅烧2h得到催化剂载体颗粒；
(2)活性组分前驱体溶液配置
称取4.036g六水合硝酸铈、0.623g六水合硝酸镍和1.263g九水合硝酸铬，加入5.922g去离子水并在温度为80℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
(3)助催化剂胶体溶液配置
称取0.160g三水合氯金酸加入16.000g去离子水搅拌生成溶液，然后加入1.600g抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂胶体溶液B；
(4)以载体质量为基准，按活性组分氧化物以及助催化剂分别占载体质量的质量百分比为5％和0.2％，将步骤(1)制得的催化剂载体、步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A和步骤(3)制得的助催化剂胶体溶液B混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中80℃保温干燥12h，得到催化剂坯体；
(5)催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在空气气氛下置入马弗炉中650℃煅烧2h制得柴油机中高温SCR脱硝用催化剂。
(6)催化活性测试
取4mL催化剂小样装入催化剂性能评价反应装置中，评价反应装置中石英管内径为10mm，通入模拟气进行活性评价。模拟的气体的组成为：NO(800ppm)、NH3(800ppm)、O2(6vol.％)、CO(300ppm)、C3H8(300ppm)、SO2(200ppm)，N2为载气，催化剂粒度为：直径3.5mm、长3.5-5.5mm，GHSV为12400h-1，气体总流量为833mL/min。350-550℃内脱硝效率均大于95％，最高达99.9％，CO和C3H8氧化效率均大于90％，最高分别达到98.4％和96.8％，SO2/SO3转化率小于0.5％。
(7)应用范围
采用该方法制备的产品特别适用于中速柴油机等领域的多组分烟气同时净化。
实施例2：
(1)催化剂载体的制备
称取20.000g磷酸氢锆，并加入600g去离子水混合均匀，超声搅拌1h，得到磷酸氢锆悬浮液，然后称取23.531g水合α-氧化铝粉末加入磷酸氢锆悬浮液中，并在温度为80℃的条件下进行搅拌反应至溶液成为无色透明凝胶；然后将凝胶置于烘箱中80℃干燥10h，再置于马弗炉中650℃煅烧4h得到催化剂载体颗粒；
(2)活性组分前驱体溶液配置
称取9.082g六水合硝酸铈、1.246g六水合硝酸镍和0.421g九水合硝酸铬，加入10.856g去离子水并在温度为80℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
(3)助催化剂胶体溶液配置
称取0.240g三水合氯金酸加入24.000g去离子水搅拌生成溶液，然后加入2.400g抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂胶体溶液B；
(4)以载体质量为基准，按活性组分氧化物以及助催化剂分别占载体质量的质量百分比为10％和0.3％，将步骤(1)制得的催化剂载体、步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A和步骤(3)制得的助催化剂胶体溶液B混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中80℃保温干燥24h，得到催化剂坯体；
(5)催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在空气气氛下置入马弗炉中650℃煅烧4h制得柴油机中高温SCR脱硝用催化剂。
(6)催化活性测试
取4mL催化剂小样装入催化剂性能评价反应装置中，评价反应装置中石英管内径为10mm，通入模拟气进行活性评价。模拟的气体的组成为：NO(800ppm)、NH3(800ppm)、O2(6vol.％)、CO(300ppm)、C3H8(300ppm)、SO2(200ppm)，N2为载气，催化剂粒度为：直径3.5mm、长3.5-5.5mm，GHSV为12400h-1，气体总流量为833mL/min。330-560℃内脱硝效率均大于95％，最高达99.9％，CO和C3H8氧化效率均大于90％，最高分别达到99.1％和97.7％，SO2/SO3转化率小于0.5％。
(7)应用范围
采用该方法制备的产品特别适用于中速柴油机等领域的多组分烟气同时净化。
对比例1
(1)催化剂载体的制备
称取40.000g水合α-氧化铝粉末并加入100g去离子水混合均匀，超声搅拌1h，并在温度为80℃的条件下进行搅拌反应至溶液成为无色透明凝胶；然后将凝胶置于烘箱中80℃干燥10h，再置于马弗炉中650℃煅烧4h得到催化剂载体颗粒；
(2)活性组分前驱体溶液配置
称取9.082g六水合硝酸铈、1.246g六水合硝酸镍和0.421g九水合硝酸铬，加入10.856g去离子水并在温度为80℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
(3)助催化剂胶体溶液配置
称取0.240g三水合氯金酸加入24.000g去离子水搅拌生成溶液，然后加入2.400g抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂胶体溶液B；
(4)以载体质量为基准，按活性组分氧化物以及助催化剂分别占载体质量的质量百分比为10％和0.3％，将步骤(1)制得的催化剂载体、步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A和步骤(3)制得的助催化剂胶体溶液B混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中80℃保温干燥24h，得到催化剂坯体；
(5)催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在空气气氛下置入马弗炉中650℃煅烧4h制得柴油机中高温SCR脱硝用催化剂。
(6)催化活性测试
取4mL催化剂小样装入催化剂性能评价反应装置中，评价反应装置中石英管内径为10mm，通入模拟气进行活性评价。模拟的气体的组成为：NO(800ppm)、NH3(800ppm)、O2(6vol.％)、CO(300ppm)、C3H8(300ppm)、SO2(200ppm)，N2为载气，催化剂粒度为：直径3.5mm、长3.5-5.5mm，GHSV为12400h-1，气体总流量为833mL/min。330-410℃内脱硝效率均大于95％，最高达99.9％，CO和C3H8氧化效率均大于85％，最高分别达到95.7％和92.3％，SO2/SO3转化率小于0.5％。
(7)对比效果：与实施例1和2对比可以看出，催化剂制备时若载体中没有磷酸氢锆，催化剂的活性温度范围大幅度变窄，且催化效率也有所降低。
对比例2：
(1)催化剂载体的制备
称取20.000g磷酸氢锆，并加入600g去离子水混合均匀，超声搅拌1h，得到磷酸氢锆悬浮液，然后称取23.531g水合α-氧化铝粉末加入磷酸氢锆悬浮液中，并在温度为80℃的条件下进行搅拌反应至溶液成为无色透明凝胶；然后将凝胶置于烘箱中80℃干燥10h，再置于马弗炉中650℃煅烧4h得到催化剂载体颗粒；
(2)活性组分前驱体溶液配置
称取9.082g六水合硝酸铈、1.246g六水合硝酸镍和0.421g九水合硝酸铬，加入10.856g去离子水并在温度为80℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
(3)以载体质量为基准，按活性组分氧化物占载体质量的质量百分比为10％，将步骤(1)制得的催化剂载体和步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中80℃保温干燥24h，得到催化剂坯体；
(4)催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在空气气氛下置入马弗炉中650℃煅烧4h制得柴油机中高温SCR脱硝用催化剂。
(5)催化活性测试
取4mL催化剂小样装入催化剂性能评价反应装置中，评价反应装置中石英管内径为10mm，通入模拟气进行活性评价。模拟的气体的组成为：NO(800ppm)、NH3(800ppm)、O2(6vol.％)、CO(300ppm)、C3H8(300ppm)、SO2(200ppm)，N2为载气，催化剂粒度为：直径3.5mm、长3.5-5.5mm，GHSV为12400h-1，气体总流量为833mL/min。350-550℃内脱硝效率均大于90％，最高达98.7％，CO和C3H8氧化效率最高分别达到81.5％和67.8％，SO2/SO3转化率最高为0.9％。
(7)对比效果：与实施例1和2对比可以看出，催化剂制备时不使用金纳米颗粒作为助催化剂，其催化脱除CO和C3H8效率显著下降，且SO2/SO3转化率略微增加，催化剂并不能满足柴油机尾气的多组分净化。
对比例3：
(1)催化剂载体的制备
称取40.000g磷酸氢锆，并加入600g去离子水混合均匀，超声搅拌1h，得到磷酸氢锆悬浮液，然后将悬浮液置于烘箱中90℃干燥10h，再置于马弗炉中650℃煅烧4h得到催化剂载体颗粒；
(2)活性组分前驱体溶液配置
称取9.082g六水合硝酸铈、1.246g六水合硝酸镍和0.421g九水合硝酸铬，加入10.856g去离子水并在温度为80℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
(3)助催化剂胶体溶液配置
称取0.240g三水合氯金酸加入24.000g去离子水搅拌生成溶液，然后加入2.400g抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂胶体溶液B；
(4)以载体质量为基准，按活性组分氧化物以及助催化剂分别占载体质量的质量百分比为10％和0.3％，将步骤(1)制得的催化剂载体、步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A和步骤(3)制得的助催化剂胶体溶液B混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中80℃保温干燥24h，得到催化剂坯体；
(5)催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在空气气氛下置入马弗炉中650℃煅烧4h制得柴油机中高温SCR脱硝用催化剂。
(6)对比效果：与实施例1和2对比可以看出，催化剂制备时不使用氧化铝作为载体，活性组分和助催化剂在载体表面没有完全均匀负载，导致催化剂颜色区分明显，催化剂并不能满足柴油机尾气的多组分净化。

Claims (8)

1.一种净化用多功能催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂以磷酸氢锆和氧化铝的混合物为载体，以铈镍铬复合氧化物为催化活性组分，以金纳米颗粒为助催化剂；以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为5%~10%，助催化剂的质量百分含量为0.2%~0.3%；
且该催化剂是通过如下方法制备得到：
（1）催化剂载体的制备
将磷酸氢锆与去离子水混合均匀，得到磷酸氢锆悬浮液，然后将水合氧化铝加入磷酸氢锆悬浮液中，并在温度为70~90℃的条件下进行搅拌反应至溶液成为无色透明凝胶；然后将凝胶干燥、煅烧得到催化剂载体颗粒；
（2）活性组分前驱体溶液配置
称取铈盐、镍盐和铬盐，加入去离子水并在温度为70~90℃的条件下进行搅拌至溶液呈澄清透明状，得到溶液A；
（3）助催化剂胶体溶液配置
将金盐加入去离子水搅拌生成溶液，然后加入抗坏血酸并在温度为5℃的条件下进行搅拌反应至溶液呈澄清透明状，制得助催化剂胶体溶液B；
其中金盐：抗坏血酸的质量比为1：5~15；
(4)将步骤(1)制得的催化剂载体、步骤(2)制得的活性组分前驱体溶液A和步骤(3)制得的助催化剂胶体溶液B混合搅拌均匀，经陈腐后，放于干燥箱中保温干燥，得到催化剂坯体；
(5) 催化剂的煅烧
将步骤(4)制得的催化剂坯体在氧化气氛下置入马弗炉中煅烧制得多功能催化剂。
2.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述载体中磷酸氢锆和氧化铝的质量比为1：0.1~3；活性组分中氧化铈：氧化镍：氧化铬的质量比为（4~9）：0.1~1：0.1~1。
3.根据权利要求2所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述活性组分中氧化铈：氧化镍：氧化铬的质量比为（4~9）：0.4~0.8：0.2~0.6。
4.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的干燥温度为70~90℃，干燥时间为8~12h；煅烧温度为600~700℃，保温2~4h。
5.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的铈盐为六水合硝酸铈，镍盐为六水合硝酸镍，铬盐为九水合硝酸铬。
6.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的金盐为三水合氯金酸。
7.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中的干燥温度为70~90℃，干燥时间为12~24h；步骤(5)中的煅烧温度为600~700℃，保温2~4h。
8.权利要求1所述的净化用多功能催化剂制备方法制得的催化剂在中速柴油机尾气NOx、CO和HC净化方面的应用。
CN202010113654.0A 2019-12-31 2020-02-24 一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用 Active CN111266123B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019114186193 2019-12-31
CN201911418619 2019-12-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111266123A CN111266123A (zh) 2020-06-12
CN111266123B true CN111266123B (zh) 2023-03-10

Family

ID=70991360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010113654.0A Active CN111266123B (zh) 2019-12-31 2020-02-24 一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111266123B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114653375B (zh) * 2020-12-23 2024-05-14 中国科学院江西稀土研究院 一种脱除烧结烟气中co的催化剂及其制备方法
CN113457695B (zh) * 2021-07-16 2022-07-12 南京工业大学 一种锰镍铜基水处理催化剂及其制备方法和应用
CN114941144B (zh) * 2022-06-08 2023-05-30 万华化学集团股份有限公司 一种电化学合成癸二酸二甲酯的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618328A (zh) * 2009-08-06 2010-01-06 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 负载型纳米金催化剂及其制备方法
CN102580761A (zh) * 2011-12-16 2012-07-18 刘光文 一种电喷scr柴油发动机尾气催化剂
EP2613879A1 (en) * 2010-09-08 2013-07-17 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyst manufacturing method
CN103433057A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 南京工业大学 一种用于汽车尾气净化的三效催化剂及其制备方法
CN103433028A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 南京工业大学 一种船机用三效脱除NOx、CO和HC的催化剂及其制备方法
CN104128193A (zh) * 2014-07-29 2014-11-05 清华大学深圳研究生院 一种CeO2基SCR催化剂及其制备方法
CN105561974A (zh) * 2015-12-25 2016-05-11 南京工业大学 一种柴油机尾气scr脱硝用催化剂及其制备方法
CN106582638A (zh) * 2016-12-27 2017-04-26 大连理工大学 一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)‑Cex/Al2O3的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618328A (zh) * 2009-08-06 2010-01-06 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 负载型纳米金催化剂及其制备方法
EP2613879A1 (en) * 2010-09-08 2013-07-17 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyst manufacturing method
CN102580761A (zh) * 2011-12-16 2012-07-18 刘光文 一种电喷scr柴油发动机尾气催化剂
CN103433057A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 南京工业大学 一种用于汽车尾气净化的三效催化剂及其制备方法
CN103433028A (zh) * 2013-08-16 2013-12-11 南京工业大学 一种船机用三效脱除NOx、CO和HC的催化剂及其制备方法
CN104128193A (zh) * 2014-07-29 2014-11-05 清华大学深圳研究生院 一种CeO2基SCR催化剂及其制备方法
CN105561974A (zh) * 2015-12-25 2016-05-11 南京工业大学 一种柴油机尾气scr脱硝用催化剂及其制备方法
CN106582638A (zh) * 2016-12-27 2017-04-26 大连理工大学 一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)‑Cex/Al2O3的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
国内外SCR脱硝催化剂专利技术研究进展;袁长富;《当代石油石化》;20151020;第23卷(第10期);第22-27页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111266123A (zh) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111167487B (zh) 一种多功能催化剂及其制备方法和应用
CN111266123B (zh) 一种净化用多功能催化剂及其制备方法和应用
US10179328B2 (en) Low temperature SCR catalyst for denitrating diesel vehicle exhaust, and preparation method thereof
CN109985660B (zh) 一种一步法合成铁基分子筛催化剂的方法及其应用
KR101821406B1 (ko) 배기 가스의 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 조성물
CN103263912B (zh) 一种柴油车尾气净化催化剂及其制备方法
CN107282101B (zh) 一种用于柴油车尾气净化的sapo-34分子筛催化剂的原位负载改性方法
CA2756736A1 (en) Catalyst composition for selective catalytic reduction of exhaust gases
CN100371072C (zh) 稀燃汽油车尾气排放氮氧化物选择性还原催化剂制备方法
CN101983766B (zh) 一种用于NOx选择性催化还原的整体式催化剂及其制备方法
CN115666787A (zh) 一种分子筛scr催化剂及制备方法
CN112657541B (zh) 一种分子筛基低温环保型scr脱硝催化剂的制备方法
CN107552088B (zh) 一种复合分子筛脱硝催化剂及其制备方法和应用
CN105314648A (zh) Cha型硅铝分子筛及其制备方法和应用
CN113559850B (zh) 锰基复合氧化物催化剂及其制备方法和用途
CN111036229A (zh) 一种低温V2O5-WO3/TiO2NH3选择还原催化NO催化剂及制备方法
CN112023986A (zh) 汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN111957312A (zh) 机动车尾气用催化剂及制备方法和用途
CN109675619B (zh) 一种制备过程中控制分子筛基scr催化剂活性温度窗口的方法
CN115518631B (zh) 一种NOx吸附-选择性催化还原催化剂及其制备方法和应用
CN109277099B (zh) 高温水热稳定的柴油车尾气净化scr催化剂及其制备方法
US20170291140A1 (en) Thermally stable nh3-scr catalyst compositions
CN112246251B (zh) 一种天然气汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN114904540A (zh) 一种低温锰基催化剂及其制备方法和应用
CN114904570A (zh) 一种应用柴油机高氮气选择性氨氧化催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant