CN112547115B - 一种废气净化多效催化剂及废气净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废气净化多效催化剂，包括：基底，位于所述基底之上和/或内的助催化剂层，以及位于所述助催化剂层之上的主催化剂层；所述助催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；所述主催化剂包括金属改性的分子筛和/或CeO2‑ZrO2‑TiO2氧化物。将该催化剂用于净化含有碳氢化合物和氮氧化物中的一种或多种的废气时特别有效。所述的多效催化剂能够直接利用所述废气中的烃类作为还原剂将氮氧化物还原为无害的N2，同时又能够有效降低废气中多余烃类的浓度。与常规的处理含有碳氢化合物和氮氧化物废气流的方法相比，无需额外通入NH3来还原氮氧化物。
Description
技术领域
本发明涉及一种废气净化多效催化剂及其制备方法，以及使用该催化剂进行废气净化的方法，属于催化剂领域。
背景技术
采用催化剂来净化不同来源的废气已经是比较成熟的技术手段之一。其中催化氧化(Catalytic Oxidation,CO)和选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)技术基本能够满足大多数废气，尤其是工业废气的净化要求。催化氧化过程通过废气中的高比例的氧和合适的催化剂，高效去除包括烃类、醇类、酯类、酸、苯系物等多种VOCs；而选择性催化还原，尤其是以NH3作为还原剂的选择性催化还原，广泛用在固定源和移动源废气中NOx的净化。无论是催化氧化催化剂还是选择性催化还原催化剂，现有公开的文献或专利都有较多的报道(Hao等人，Chemical Reviews，119，4471(2019)，Kamal等人，AtmosphericEnvironment，140，117(2016)，Beale等人，Chemical Society Reviews，44，7371(2015))。CN 107952441A公开了一种丙烷催化燃烧复合氧化物催化剂的制备方法及其应用。所述的方法采用铈钴复合氧化物作为丙烷催化燃烧催化剂，具有活性高、稳定性好、起燃温度低、成本低的优势。CN 106475128A提供了一种工业废气净化催化剂的制备方法。采用该方法提高了催化剂的抗烧结性能，提高了催化剂的稳定性，并且在苯系物的净化过程中表现出优秀的催化活性和稳定性。US 8715618B2公开了一种Cu掺杂的CHA型分子筛催化剂，具有高效的NOx脱除效率。CN 105032387A公开了一种低温脱硝催化剂，解决现有技术中催化剂在低温条件下对NH3的化学吸附能力较差的问题。
从已有的公开技术和文献来看，当遇到废气中组分复杂的情况时，尤其是既含有需要氧化过程去除的成分，例如烃类、酯类、苯系物等；又有需要还原的NOx时，由于CO催化剂和SCR催化剂在组成上差异较大，任意一种单一类型的催化剂都不可能达到同时净化上述成分的目的，这就要求往往需要同时采用CO和SCR技术(不同的反应流程、反应器和反应条件)才能达到废气净化的要求，导致企业的环保成本居高不下。针对此，理想的方案是设计一种催化剂具有同时净化不同组分的能力，简化流程，节约成本。本发明即满足了这种需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种废气净化多效催化剂及其制备方法。将该催化剂用于净化含有碳氢化合物和氮氧化物中的一种或多种的废气时特别有效。所述的多效催化剂能够直接利用所述废气中的烃类作为还原剂将氮氧化物还原为无害的N2，同时又能够有效降低废气中多余烃类的浓度。与常规的处理含有碳氢化合物和氮氧化物废气流的方法相比，无需额外通入NH3来还原氮氧化物。
根据本发明的一个方面，提供了一种废气净化多效催化剂，包括：
基底，主催化剂和助催化剂；
基底，位于所述基底之上和/或内的助催化剂层，以及位于所述助催化剂层之上的主催化剂层；
所述助催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；
所述主催化剂包括金属改性的分子筛和/或CeO2-ZrO2-TiO2氧化物。
根据本发明的优选实施方式，所述助催化剂层位于基底之上和/或之内，所述主催化剂层位于所述助催化剂层之上。
在本发明中，贵金属催化剂起到助催化剂的作用，用在本发明的催化剂中既能够降低贵金属的使用量，降低成本，又可以起到多效净化废气的目的。
在本发明中，不同组分、涂层催化剂之间的结构特点能够带来特别好的催化效果。主催化剂在助催化剂的上层能够确保废气在与催化剂的相接触时，最终从主催化剂层离开(废气通过顺序：从主催化剂层进入，经过助催化剂层后，再从主催化剂层离开)，而其他的组合方式可能会导致废气从助催化剂层离开，这样废气的净化效果会较差。
根据本发明的一些实施方式，所述助催化剂的载体包括氧化物载体，优选所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化铈中的至少一种。
根据本发明的优选实施方式，所述助催化剂的贵金属包括Pt和/或Pd；优选所述贵金属元素和载体的重量比为(0.05-5):100。
根据本发明的一些实施方式，所述主催化剂中金属改性的分子筛包括Cu和/或Fe改性的ZSM-5分子筛；和/或，所述金属元素和分子筛的重量比为(1-5):100。
根据本发明的优选实施方式，所述所述主催化剂包括金属改性的分子筛和CeO2-ZrO2-TiO2氧化物，所述金属改性的分子筛和CeO2-ZrO2-TiO2氧化物的重量比为(50-90)：(10-50)。
根据本发明的优选实施方式，所述CeO2-ZrO2-TiO2氧化物为CeO2和ZrO2形成的固溶体与TiO2形成的混合物。
根据本发明的一些实施方式，所述助催化剂层和主催化剂层的上载量比例为(1-5)：(5-1)。
根据本发明的优选实施方式，所述上载量是指以基底体积为基准，助催化剂层或主催化剂层的质量含量。
根据本发明的优选实施方式，所述的基底为蜂窝状整体式流通基底；所述蜂窝状孔密度为200-650cpsi。
根据本发明的优选实施方式，所述的助催化剂层作用在所述基底壁的内部和(或)表面上；主催化剂层作用在助催化剂层表面上。主催化剂层不与基底材料内部和(或)表面接触。若主催化与基底材料表面接触，而不与助催化剂接触，催化剂达到的效果会稍微有所降低。并且本发明人在研究中发现主催化剂与助催化剂相接触能够降低主催化剂的脱落率，提高强度。
根据本发明的另一个方面，提供了上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1.分别制备助催化剂和主催化剂浆料；
S2.将助催化剂浆料涂覆在基底上，形成助催化剂层；
S3.将主催化剂浆料涂覆在助催化剂层上，形成主催化剂层。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤S1包括：
1A.将贵金属化合物负载到氧化物载体上，焙烧得到助催化剂浆料；
1B.将金属负载到分子筛上，焙烧得到金属改性的分子筛；
1C.将金属改性的分子筛与CeO2-ZrO2-TiO2氧化物混合，得到主催化剂浆料。
根据本发明的优选实施方式，所述步骤1A可按照如下方法进行：将贵金属化合物、氧化物载体和水混合得到助催化剂浆料。
根据本发明的一些实施例，所述贵金属化合物包括贵金属可溶性盐的化合物，优选包括氯铂酸和/或硝酸钯。
根据本发明的优选实施方式，所述步骤1B可按照如下方法进行：将分子筛加入到金属化合物溶液中浸渍，干燥焙烧，即得。
根据本发明的一些实施例，所述金属化合物包括金属可溶性盐的化合物，优选包括硝酸铁和/或硫酸铜。
根据本发明的优选实施方式，所述步骤1C可按照如下方法进行：将步骤1B得到的金属改性的分子筛与CeO2、ZrO2和TiO2的粉体混合，加入水、表面活性剂、苯丙乳液和铝溶胶，得到主催化剂浆料。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤S2包括：将助催化剂浆料涂覆在基底上，干燥、焙烧，在基底上形成助催化剂层。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤S3包括：将主催化剂浆料涂覆在助催化剂层上，干燥、焙烧，在助催化剂层上形成主催化剂层。
根据本发明的优选实施方式，步骤S3中的焙烧温度为400-600℃，焙烧时间为2-8小时。
根据本发明的另一个方面，提供了一种废气净化方法，包括：将废气与上述催化剂进行接触。该废气可以来自于诸多的化工生产过程中排放的废气，其中，废气中包含有碳氢化合物和氮氧化物。经过催化剂处理，可将所述废气中包含组分中的至少一部分净化，形成N2、CO2和H2O。
附图说明
图1表示根据本发明一个实施例的废气净化多效催化剂的结构示意图：
图2表示根据本发明一个实施例的废气净化多效催化剂的结构示意图；
图3表示根据本发明实施例1的催化剂与对比例1的催化剂的C3H8转化性能结果图；
图4表示根据本发明实施例1的催化剂与对比例1的催化剂的NO转化性能结果图；
附图标记说明：11、基底；12、助催化剂层；13、主催化剂层；14、渗入到基底内的助催化剂层；15、主催化剂层。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
实施例1-6
(1)助催化剂层的制备：氧化铝(d50在2-3μm)和氧化铈(d50约为2.6μm)粉体(氧化铝和氧化铈的质量比为2:1)和一定量的去离子水在容器中混合。在搅拌的条件下缓慢向上述容器中加入一定量的氯铂酸和(或)硝酸钯溶液，继续搅拌30分钟后，用氨水调节PH在10左右，搅拌60分钟。随后加入酸性铝溶胶，并用硝酸调节PH为4～5，转入球磨罐中球磨2小时得到助催化剂浆料。将孔密度为300cpsi的堇青石蜂窝基底完全浸入所得浆料中，静置一段时间后取出，利用压缩空气吹掉基底孔道中多余的浆料，干燥后在450℃焙烧4小时，得到的样品中Pt和Pd的含量(以整个基底体积为基准计算)如表1所示。
(2)主催化剂层的制备：将干燥的ZSM-5粉体(d50约为3.5μm)加入到溶解有硝酸铁的去离子水溶液中，采用旋转蒸发仪去除多余的水分，干燥后在550℃焙烧4小时得到Fe-ZSM-5分子筛粉体，铁的负载量为2wt％。将该粉体与氧化铈、氧化锆和二氧化钛的粉体机械混合，加入去离子水、表面活性剂吐温-80、苯丙乳液和中性铝溶胶，球磨2小时后得到主催化剂浆料。将步骤(1)中的样品完全浸入到所得的主催化剂浆料中，静置一段时间后取出，利用压缩空气吹掉基底孔道中多余的浆料，干燥后在550℃焙烧4小时，得到催化剂。催化剂中Fe-ZSM-5和CeO2-ZrO2-TiO2的含量(以整个基底体积为基准计算)如表1所示。
实施例1-4中，主催化剂层的上载量为80g/L，包括约10-30g/L的CeO2-ZrO2-TiO2氧化物和50-70g/L的Fe-ZSM5分子筛；助催化剂层的上载量约为30g/L。实施例5中，助催化剂层的上载量为30g/L，主催化剂层的上载量为96g/L，包括约12g/L的CeO2-ZrO2-TiO2氧化物和84g/L的Fe-ZSM5分子筛。实施例6中，助催化剂层的上载量为24g/L，主催化剂层的上载量为120g/L，包括约15g/L的CeO2-ZrO2-TiO2氧化物和105g/L的Fe-ZSM5分子筛。
比较例1
与实施例1相同，只是在步骤(1)中不加入氯铂酸和硝酸钯，即样品中Pt和Pd的含量为0。
比较例2
同实施例1-6，只是助催化剂层的上载量为90g/L，主催化剂层的上载量为40g/L，包括约5g/L的CeO2-ZrO2-TiO2氧化物和35g/L的Fe-ZSM5分子筛。
比较例3
同实施例1-6，只是助催化剂层的上载量为120g/L，主催化剂层的上载量为24g/L，包括约3g/L的CeO2-ZrO2-TiO2氧化物和21g/L的Fe-ZSM5分子筛。
比较例4
依照实施例1中的方法和配方制备主催化剂和助催化剂，与实施例1不同的是，在本对比例中并不涂覆两层，而是将主催化剂和助催化剂混合以后进行一次涂覆得到单层的涂层，涂层中既有主催化剂也有助催化剂。
表1
表2
废气净化
使包含碳氢化合物(以丙烷C3H8为例)和氮氧化合物(以NO为例)的废气与实施例1和比较例1制备的催化剂分别接触，测试条件为：空速8800h-1，废气的进口浓度[C3H8]＝1500ppm，[NO]＝300ppm，[O2]＝8vol％，[N2]为平衡气。分别测定C3H8的转化率，和NO的转化率。
由图3可以看出，具有贵金属助催化剂层的实施例1的催化剂表现出更佳的C3H8转化性能；由图4可以看出，在400℃和450℃条件下，实施例1的催化剂和比较例1的催化剂对NO的转化率相差不大，表现出类似的性能。
在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (5)
1.一种催化剂在废气净化中的应用，将废气与催化剂接触，其特征在于，所述催化剂包括：
基底，主催化剂和助催化剂；
所述主催化剂包括Cu和/或Fe改性的分子筛和CeO2-ZrO2-TiO2氧化物；所述助催化剂包括载体和负载在所述载体上的贵金属；所述助催化剂层位于基底之上和/或之内，所述主催化剂层位于所述助催化剂层之上；
所述助催化剂层和主催化剂层的上载量之比为(1-5):5；
所述助催化剂的贵金属包括Pt和/或Pd；
所述贵金属元素和载体的重量比为(0.05-5):100；
所述Cu和/或Fe元素和分子筛的重量比为(1-5):100；
所述Cu和/或Fe改性的分子筛和CeO2-ZrO2-TiO2氧化物的重量比为(50-90):(10-50)。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述助催化剂的载体包括氧化物载体。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛、氧化铈中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的应用，其特征在于，所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1.分别制备助催化剂和主催化剂；
S2.将助催化剂涂覆在基底上，形成助催化剂层；
S3.将主催化剂涂覆在助催化剂层上，形成主催化剂层。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述步骤S1包括：
1A.将贵金属化合物负载到氧化物载体上，焙烧得到助催化剂；
1B.将Cu和/或Fe负载到分子筛上，焙烧得到Cu和/或Fe改性的分子筛；
1C.将Cu和/或Fe改性的分子筛与CeO2-ZrO2-TiO2氧化物混合，得到主催化剂。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101549301A (zh) * | 2009-01-20 | 2009-10-07 | 昆明贵研催化剂有限责任公司 | 天然气车辆尾气净化催化剂及其制备方法 |
| CN108554398A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-21 | 武汉理工大学 | 一种宽温度窗口脱硝催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109225316A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-18 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3855503B2 (ja) * | 1997-12-12 | 2006-12-13 | マツダ株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
| GB201021887D0 (en) * | 2010-12-21 | 2011-02-02 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for a lean burn internal combustion engine |
| JP5789126B2 (ja) * | 2011-05-25 | 2015-10-07 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 排ガス酸化触媒 |
| US9044734B2 (en) * | 2011-09-23 | 2015-06-02 | Basf Se | Diesel oxidation catalyst with layered structure containing ceria composition as palladium support material for enhanced HC and CO gas conversion |
| CN102824922B (zh) * | 2012-09-07 | 2014-06-18 | 浙江天蓝环保技术股份有限公司 | 用于低温烟气脱硝的scr整体蜂窝催化剂及其制备方法 |
| CN103433057B (zh) * | 2013-08-16 | 2015-06-03 | 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 |
| CN103785452B (zh) * | 2014-02-20 | 2015-06-10 | 桂林理工大学 | 一种能去除生活污泥干化尾气中臭味的催化剂的制备方法 |
| CN104888845B (zh) * | 2015-06-05 | 2017-08-25 | 中自环保科技股份有限公司 | 用于催化氧化氨气的铂/铈铝‑分子筛催化剂及其制备方法 |
| CN108212140A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-29 | 昆明贵研催化剂有限责任公司 | 车用催化剂高储氧量Al2O3-CeO2-ZrO2-TiO2涂层材料及其制备方法 |
-
2019
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101549301A (zh) * | 2009-01-20 | 2009-10-07 | 昆明贵研催化剂有限责任公司 | 天然气车辆尾气净化催化剂及其制备方法 |
| CN108554398A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-21 | 武汉理工大学 | 一种宽温度窗口脱硝催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109225316A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-18 | 中自环保科技股份有限公司 | 一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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