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亞鐵改性分子篩型柴油機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

技術特征:

1.亞鐵改性分子篩型柴油機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分子篩的質量百分比分別為:5~12%/3~8%/92~80%,質量百分比之和為100%。

2.按照權利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機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的質量百分比分別為:70~80%/30~20%,質量百分比之和為100%。

3.按照權利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機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材料,且SiO2、TiO2和γ-Al2O3的質量百分比分別為:20~30%/70~40%/10~30%,質量百分比之和為100%;同時,涂層基礎材料中的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TiO2粉體,所述γ-Al2O3來自純質γ-Al2O3粉體。

4.按照權利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機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材料的質量百分比分別為:10~20%/10~20%/80~60%,質量百分比之和為100%。

5.按照權利要求1所述的亞鐵改性分子篩型柴油機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量百分比分別為:10~30%/90~70%,質量百分比之和為100%。

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

(1)制備及負載催化劑原料用量的確定

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

依據已確定前述各比例分別計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TiO2、純質γ-Al2O3的質量;再結合每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的質量;按照硅溶膠中SiO2的實際質量百分比計算出制備涂層漿液所需消耗的硅溶膠的質量;再按照每100g亞鐵-La雙金屬改性ZSM-5分子篩對應200~300ml正己烷的比例,計算出制備亞鐵-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,計算出制備涂層漿料所需消耗的聚乙二醇和硝酸的質量;

(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保護氣氛下強力攪拌2~4h以形成均勻的懸濁液,然后仍在He保護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保護氣氛下,以5~10℃/min的速度升溫至500℃,并仍在He保護氣氛下于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量的Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O、純質γ-Al2O3粉體、純質TiO2粉體、硅溶膠、聚乙二醇、硝酸加入到質量相當于所計劃制備催化涂層總質量10~15倍的去離子水中,充分攪拌成均勻漿液;以1mol/L的氫氧化鈉溶液或冰醋酸調節均勻漿液的PH值為3~4;將均勻漿液在濕法研磨機上研磨至D50粒徑處于1.0~1.2微米范圍內,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

設計所要涂敷催化涂層的所述400目堇青石蜂窩陶瓷載體的質量;稱取已確定質量的圓柱形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,吹掉孔道內殘留流體,在80~110℃下干燥6~12h,再在500~600℃下煅燒2~4h;重復上述浸漬、干燥和煅燒過程2~3次,即得到亞鐵改性分子篩型柴油機選擇性催化還原催化劑。

7.按照權利要求6所述的亞鐵改性分子篩型柴油機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選擇性催化還原催化劑封裝于柴油機選擇性催化還原催化器內,并通過以尿素溶液為還原劑的選擇性催化還原反應凈化柴油機尾氣中的氮氧化物污染物。

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