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亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑的制作方法

文檔序號:11103243閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,包含亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩、CeO2-ZrO2固溶體、SiO2、TiO2、γ-Al2O3以及400目堇青石蜂窩陶瓷載體,還包括正己烷、聚乙二醇、硝酸、氫氧化鈉溶液、冰醋酸、尿素溶液,其特征在于:由亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩組成主催化劑,其中Fe元素和La元素分別以FeO低聚物和La2O3低聚物的形式均勻分散于ZSM-5分子篩的表面和微孔中,且FeO、La2O3及ZSM-5分子篩的質(zhì)量百分比分別為:5~12%/3~8%/92~80%,質(zhì)量百分比之和為100%。

2.按照權(quán)利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,其特征在于:由所述CeO2-ZrO2固溶體組成助催化劑,且CeO2和ZrO2的質(zhì)量百分比分別為:70~80%/30~20%,質(zhì)量百分比之和為100%。

3.按照權(quán)利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,其特征在于:由所述SiO2、TiO2和γ-Al2O3共同組成催化劑的涂層基礎(chǔ)材料,且SiO2、TiO2和γ-Al2O3的質(zhì)量百分比分別為:20~30%/70~40%/10~30%,質(zhì)量百分比之和為100%;同時(shí),涂層基礎(chǔ)材料中的SiO2來自作為涂層粘合劑的硅溶膠煅燒后生成的SiO2,所述TiO2來自純質(zhì)TiO2粉體,所述γ-Al2O3來自純質(zhì)γ-Al2O3粉體。

4.按照權(quán)利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,其特征在于:由所述亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩組成的主催化劑、由CeO2-ZrO2固溶體組成的助催化劑、由SiO2、TiO2和γ-Al2O3組成的涂層基礎(chǔ)材料,共同組成催化涂層,且其中主催化劑、助催化劑及涂層基礎(chǔ)材料的質(zhì)量百分比分別為:10~20%/10~20%/80~60%,質(zhì)量百分比之和為100%。

5.按照權(quán)利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,其特征在于:由所述催化涂層與400目堇青石蜂窩陶瓷載體組成亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,400目堇青石蜂窩陶瓷載體作為催化劑的載體,并需要將催化涂層涂敷于400目堇青石蜂窩陶瓷載體上,且催化涂層與400目堇青石蜂窩陶瓷載體的質(zhì)量百分比分別為:10~30%/90~70%,質(zhì)量百分比之和為100%。

6.一種按照權(quán)利要求1~5所述的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑的制備及負(fù)載方法,其特征是:具體制備及負(fù)載方法工藝包括以下步驟:

(1)制備及負(fù)載催化劑原料用量的確定

依據(jù)權(quán)利要求1至5所述各配比,分別設(shè)計(jì)出主催化劑亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩中FeO、La2O3和ZSM-5分子篩的質(zhì)量百分比;助催化劑中CeO2和ZrO2的質(zhì)量百分比;主催化劑、助催化劑及涂層基礎(chǔ)材料的質(zhì)量百分比;涂層基礎(chǔ)材料中SiO2、TiO2與γ-Al2O3的質(zhì)量百分比;催化涂層與400目堇青石蜂窩陶瓷載體的質(zhì)量百分比范圍;以及計(jì)劃配置涂層漿料可生成催化涂層的質(zhì)量;

依據(jù)已確定前述各比例分別計(jì)算出制備催化劑所需消耗的FeO、La2O3、ZSM-5分子篩、CeO2、ZrO2、硅溶膠所生成SiO2、純質(zhì)TiO2、純質(zhì)γ-Al2O3的質(zhì)量;再結(jié)合每198.8g FeCl2·4H2O制備71.8g FeO、每866.0g La(NO3)3·6H2O制備325.8g La2O3、每434.1g Ce(NO3)3·6H2O制備172.1g CeO2、每429.3g Zr(NO3)4·5H2O制備123.2g ZrO2的比例,計(jì)算出制備催化劑所需消耗的FeCl2·4H2O、La(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O的質(zhì)量;按照硅溶膠中SiO2的實(shí)際質(zhì)量百分比計(jì)算出制備涂層漿液所需消耗的硅溶膠的質(zhì)量;再按照每100g亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩對應(yīng)200~300ml正己烷的比例,計(jì)算出制備亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩所需消耗的正己烷的體積;按照每100g催化涂層需要5~15g平均分子量為20000的聚乙二醇以及25~50g硝酸的比例,計(jì)算出制備涂層漿料所需消耗的聚乙二醇和硝酸的質(zhì)量;

(2)亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩主催化劑的制備

稱取已確定質(zhì)量的FeCl2·4H2O、La(NO3)3·6H2O和ZSM-5分子篩,將它們一起倒入已確定體積的正己烷中,在He保護(hù)氣氛下強(qiáng)力攪拌2~4h以形成均勻的懸濁液,然后仍在He保護(hù)氣氛下將均勻懸濁液在60~70℃水浴中蒸干正己烷;再將蒸干液體后的粉末在焙燒爐中,He保護(hù)氣氛下,以5~10℃/min的速度升溫至500℃,并仍在He保護(hù)氣氛下于500℃下焙燒4~6h;待樣品冷卻后,將其粉碎、研磨成粒徑小于100目的小顆粒備用,此即為亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩主催化劑;

(3)涂層漿料的制備

將已制得的亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩主催化劑和已確定質(zhì)量的Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O、純質(zhì)γ-Al2O3粉體、純質(zhì)TiO2粉體、硅溶膠、聚乙二醇、硝酸加入到質(zhì)量相當(dāng)于所計(jì)劃制備催化涂層總質(zhì)量10~15倍的去離子水中,充分?jǐn)嚢璩删鶆驖{液;以1mol/L的氫氧化鈉溶液或冰醋酸調(diào)節(jié)均勻漿液的PH值為3~4;將均勻漿液在濕法研磨機(jī)上研磨至D50粒徑處于1.0~1.2微米范圍內(nèi),然后再將研磨后的均勻漿液在60~80℃下攪拌16~24h,即得到涂層漿料;

(4)涂層漿料的涂敷

設(shè)計(jì)所要涂敷催化涂層的所述400目堇青石蜂窩陶瓷載體的質(zhì)量;稱取已確定質(zhì)量的圓柱形400目堇青石蜂窩陶瓷載體,將陶瓷載體浸沒于60~80℃的所述涂層漿料中,并保證陶瓷載體的上端面略高于漿料液面;待漿液自然提升充滿載體的所有孔道后,將載體從漿料中取出,吹掉孔道內(nèi)殘留流體,在80~110℃下干燥6~12h,再在500~600℃下煅燒2~4h;重復(fù)上述浸漬、干燥和煅燒過程2~3次,即得到亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑。

7.按照權(quán)利要求6所述的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑,其特征是:由所述步驟得到的亞鐵改性分子篩型柴油機(jī)選擇性催化還原催化劑封裝于柴油機(jī)選擇性催化還原催化器內(nèi),并通過以尿素溶液為還原劑的選擇性催化還原反應(yīng)凈化柴油機(jī)尾氣中的氮氧化物污染物。

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