一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂及制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，催化剂由V/Mo/K三元金属改性ZSM‑5型分子筛和Ag

【技术实现步骤摘要】
一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂及制备和使用方法
本专利技术属于柴油机尾气污染物净化技术，具体涉及一种用于柴油机氧化催化器(DOC)且具有良好排气颗粒物(PM)净化性能的催化剂及其制备方法。
技术介绍
柴油机的PM排放具有极其苛刻的控制要求，柴油机微粒捕集器(DPF)是必备的排气后处理装置。但DPF中的PM沉积量较大时，将引起排气被压过高，并导致柴油机缸内燃烧恶化。因此，DPF在使用过程中必须经常进行“主动再生”，即通过燃油缸内或排气管后喷等方法，提高柴油机的排气温度以氧化DPF中的沉积PM。但主动再生过程不仅占用柴油机正常行驶时间，增加整机维护、保养成本，产生附加燃油消耗，而且频繁高温再生也严重损害DPF载体的可靠性和寿命。降低DPF再生频率的一个有效方法就是减少DPF的PM输入量，这就要求DPF上游的其它后处理装置能够分担一部分PM净化职责。柴油机后处理系统的典型组合次序为DOC+DPF+选择性催化还原(SCR)，也就是DPF前一般只有DOC，如果采取技术措施提高DOC对PM的净化效果，即可实现减少DPF的PM输入流量，延长DPF再生周期的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种适用于DOC中HC、CO及PM氧化净化用的、以V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O为主催化活性成分、以CeO2和ZrO2为助催化剂的金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂及制备方法和使用方法。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，包括主催化活性成分、助催化剂、涂层基础材料和载体，其特征在于，主催化活性成分由V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O制成，且所述V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O占主催化活性成分中的质量分数分别为：70～80％、20～30％，V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O质量分数之和为100％。具体地，所述V、Mo和K三种元素分别以V2O5、MoO3和K2O的形式负载于ZSM-5型分子筛表面，且V2O5、MoO3、K2O、ZSM-5型分子筛占V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛中的质量分数分别为：5～10％、10～20％、5～10％、60～80％，V2O5、MoO3、K2O、ZSM-5型分子筛的质量分数之和为100％。具体地，所述助催化剂由CeO2和ZrO2制成，且所述CeO2和ZrO2占助催化剂中的质量分数分别为60～80％、20～40％，CeO2和ZrO2的质量分数之和为100％。具体地，所述涂层基础材料由γ-Al2O3和SiO2制成，且所述γ-Al2O3和SiO2占涂层基础材料中的质量分数分别为75～85％、15～25％，γ-Al2O3和SiO2的质量分数之和为100％。具体地，所述γ-Al2O3来自纯质粉末状γ-Al2O3，所述SiO2来自硅胶焙烧后的生成物。具体地，所述主催化活性成分、助催化剂和涂层基础材料组成柴油机氧化催化器用催化剂的催化涂层，且所述主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料占催化涂层中的质量分数分别为20～30％、10～20％、50～70％，主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料的质量分数之和为100％。具体地，所述载体为400目堇青石蜂窝陶瓷，催化涂层、载体占柴油机氧化催化器用催化剂中的质量分数分别为15～30％、70～85％，催化涂层、载体的质量分数之和为100％。本专利技术还提供一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂的制备方法，包括以下操作步骤：(1)催化剂组成设计；依据上述的配比，分别设计出以下比例：V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O的质量分数，V2O5、MoO3、K2O及ZSM-5型分子筛的质量分数，CeO2和ZrO2的质量分数，γ-Al2O3和SiO2的质量分数，所述主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料的质量分数，所述催化涂层与所述载体的目标质量分数范围，并配制与所述催化涂层的质量相对应的涂层浆液；(2)V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛的制备；依据步骤(1)中设计各组元的比例以及配制与所述催化涂层的质量相对应的涂层浆液，计算出制备所述V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛所需要V2O5、MoO3、K2O及ZSM-5型分子筛的质量；再按照每234.0gNH4VO3制备182.0gV2O5、每1163.8g(NH4)6Mo7O2制备1008.0gMoO3、每202.2gKNO3制备94.2gK2O、每182.0gV2O5添加180.0～360.0g草酸的换算比例计算出制备所述V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛所需要NH4VO3、(NH4)6Mo7O2、KNO3以及草酸的质量；称取已确定质量的NH4VO3、(NH4)6Mo7O2、KNO3以及草酸，将所述4种原料一起加入到质量相当于所述V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛质量5～10倍质量的去离子水中，经搅拌配制成溶液；将已确定质量的ZSM-5型分子筛加入上述溶液中，经搅拌配制成选悬浊液，并将所述悬浊液在研磨机上研磨至中位粒径处于0.5～0.8μm，然后在70～90℃下激烈搅拌6～12h，搅拌完成后在70～90℃下将液体缓慢蒸干；将蒸干后的粉末在90～110℃下烘干4～8h，烘干后的粉末在550～650℃下高温焙烧2～3h，得到V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛；(3)涂层浆液的制备；依据步骤(1)中设计各组元的比例以及配制与所述催化涂层的质量相对应的涂层浆液，计算出制备涂层浆液所需要的Ag2O、CeO2、ZrO2、γ-Al2O3和SiO2的质量；再按照每339.8gAgNO3制备231.7gAg2O、每434.1gCe(NO3)3·6H2O制备172.1gCeO2、每429.3gZr(NO3)4·5H2O制备123.2gZrO2，以及硅胶中SiO2的质量分数计算出制备涂层浆液所需要AgNO3、Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O以及硅胶的质量；再按照每100g催化涂层需要5～15g平均分子量为20000的聚乙二醇以及25～50g硝酸的比例，计算出制备催化涂层所需消耗的聚乙二醇和硝酸的质量；称取已确定质量的AgNO3、Ce(NO3)3·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O、纯质粉末状γ-Al2O3、硅胶、分子量为20000的聚乙二醇和硝酸以及步骤(2)制备获得的V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛，将所述8种原料一起加入到质量相当于所计划制备催化涂层质量5～10倍质量的去离子水中，搅拌均匀形成浆状物；然后将所述浆状物在研磨机上研磨至中位粒径处于0.8～1.0μm，再将研磨后的浆状物在70～90℃下搅拌36～60h，即得到涂层浆液；(4)涂层浆液的涂敷；设计所要涂敷催化涂层的所述载体质量；称取已确定质量的载体，将载体浸没于60～80℃的涂层浆液中，并保证载体的上端面高于浆液液面；等到涂层浆液自然提升充满载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，包括主催化活性成分、助催化剂、涂层基础材料和载体，其特征在于，主催化活性成分由V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag

【技术特征摘要】
1.一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，包括主催化活性成分、助催化剂、涂层基础材料和载体，其特征在于，主催化活性成分由V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O制成，且所述V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O占主催化活性成分中的质量分数分别为：70～80％、20～30％，V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O质量分数之和为100％。


2.根据权利要求1所述一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，其特征在于，所述V、Mo和K三种元素分别以V2O5、MoO3和K2O的形式负载于ZSM-5型分子筛表面，且V2O5、MoO3、K2O、ZSM-5型分子筛占V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛中的质量分数分别为：5～10％、10～20％、5～10％、60～80％，V2O5、MoO3、K2O、ZSM-5型分子筛的质量分数之和为100％。


3.根据权利要求1所述一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，其特征在于，所述助催化剂由CeO2和ZrO2制成，且所述CeO2和ZrO2占助催化剂中的质量分数分别为60～80％、20～40％，CeO2和ZrO2的质量分数之和为100％。


4.根据权利要求1所述一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，其特征在于，所述涂层基础材料由γ-Al2O3和SiO2制成，且所述γ-Al2O3和SiO2占涂层基础材料中的质量分数分别为75～85％、15～25％，γ-Al2O3和SiO2的质量分数之和为100％。


5.根据权利要求1所述的一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，其特征在于，所述γ-Al2O3来自纯质粉末状γ-Al2O3，所述SiO2来自硅胶焙烧后的生成物。


6.根据权利要求1-5中任一所述的金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，其特征在于，所述主催化活性成分、助催化剂和涂层基础材料组成柴油机氧化催化器用催化剂的催化涂层，且所述主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料占催化涂层中的质量分数分别为20～30％、10～20％、50～70％，主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料的质量分数之和为100％。


7.根据权利要求1所述的一种金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂，其特征在于，所述载体为400目堇青石蜂窝陶瓷，催化涂层、载体占柴油机氧化催化器用催化剂中的质量分数分别为15～30％、70～85％，催化涂层、载体的质量分数之和为100％。


8.一种如权利要求1所述的金属改性分子筛基柴油机氧化催化器用催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)催化剂组成设计；
依据上述的配比，分别设计出以下比例：V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛和Ag2O的质量分数，V2O5、MoO3、K2O及ZSM-5型分子筛的质量分数，CeO2和ZrO2的质量分数，γ-Al2O3和SiO2的质量分数，所述主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料的质量分数，所述催化涂层与所述载体的目标质量分数范围，并配制与所述催化涂层的质量相对应的涂层浆液；
(2)V/Mo/K三元金属改性ZSM-5型分子筛的制备；
依据步骤(1)中设计各组元的比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡朝稳，
申请(专利权)人：合肥神舟催化净化器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34