宽温度窗口NH₃-SCR去除柴油机NO_x的钛基多元金属氧化物催化剂

摘要

用于宽温度窗口NH3-SCR去除柴油机NOx的钛基多元金属氧化物催化剂，属于柴油机尾气排气污染物控制技术领域。本发明采用纳米TiO2为载体，以金属氧化物V2O5，CeO2，MnO2，Fe2O3为主活性组分，WO3和MoO3为助催化剂组分，TiO2、V2O5、MnO2、CeO2、Fe2O3、WO3、MoO3的质量百分比分别为：48％～84％、1％～3％、5％～15％、1％～5％、1％～5％、3％～9％、5％～15％。催化剂制备工艺包括：TiO2预活化；金属氧化物主活性组分和助催化剂负载量的确定和负载。本发明采用Ce、Mn和Fe的氧化物部分取代高毒的V的氧化物，降低了催化剂的环境危害，对低温活性和高温选择性有较大幅度提高，在100～550℃宽温度窗口内有效降低NOx，该催化剂具有较强的抗硫和抗水中毒性能，适用于我国高硫份柴油和城市路况。

主权项

1.一种用于宽温度窗口NH₃-SCR去除柴油机NO_x的钛基多元金属氧化物催化剂，包括载体组分纳米TiO₂，主活性组分：V₂O₅、MnO₂、CeO₂、Fe₂O₃，助催化剂组分：WO₃、MoO₃，其特征在于多元金属氧化物催化剂中各金属氧化物的质量百分比分别为：TiO₂(48％～84％)，V₂O₅(1％～3％)，MnO₂(5％～15％)，CeO₂(1％～5％)，Fe₂O₃(1％～5％)，WO₃(3％～9％)，MoO₃(5％～15％)，质量百分比之和为100％，多元金属氧化物催化剂由分步浸渍法制备得到，具体工艺包括以下步骤：(1)TiO₂预活化过程将纳米TiO₂与水混合，在60℃下加热24h，120℃下加热活化72h，经研磨、压片，筛分出60～100目活化的TiO₂微粒；(2)金属氧化物主活性组分和助催化剂负载量的确定根据上述主活性组分质量百分比和助催化剂的质量百分比，分别按照每116.98g偏钒酸铵生成90.98gV₂O₅，每434.22g硝酸铈生成172.116gCeO₂，每245.09g乙酸锰生成86.94gMnO₂，每403.99g硝酸铁生成320gFe₂O₃以及每3042.58g钨酸铵生成2782.2gWO₃和每1235.86g钼酸铵生成1007.58gMoO₃的比例换算出所需药品的偏钒酸铵、硝酸铈、乙酸锰、硝酸铁以及钨酸铵和钼酸铵的质量；(3)WO₃、MoO₃助催化剂以及V₂O₅、CeO₂、MnO₂、Fe₂O₃主活性组分的负载按照步骤(2)计算出的质量称取一定量的钨酸铵和钼酸铵，根据每8.01g钨酸铵和6.18g钼酸铵分别溶于1000～2000ml去离子水的比例，将钨酸铵和钼酸铵与去离子水混合；根据每25g聚乙烯醇溶于1000～2000ml去离子水的比例称取一定量的聚乙烯醇与去离子水混合，将钨酸铵溶液、钼酸铵溶液和聚乙烯醇溶液混合、加热，直至钨酸铵、钼酸铵和聚乙烯醇完全溶化，再加入一定量的草酸，调节溶液的PH值为2～6，按照步骤(2)计算出的质量称取偏钒酸铵、硝酸铈、乙酸锰和硝酸铁，在上述混合溶液中缓慢加入偏钒酸铵，在60℃恒温下加热搅拌使其溶解，加热搅拌均在磁力搅拌机上进行，待溶解完全后加入硝酸铈，保持恒温，待硝酸铈完全溶解后加入乙酸锰，待完全溶解后再加入硝酸铁，称取预活化过的纳米TiO₂，加入TiO₂和磷酸溶液后再进行均匀搅拌，之后放入恒温水浴直至水分蒸干，在干燥箱中干燥，取出后在马弗炉中煅烧，将煅烧产物冷却后研磨、压片，并过筛即可得到V-Mn-Ce-Fe-W-Mo/TiO₂多元金属氧化物催化剂。