专利名称：Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于柴油机氮氧化物净化催化剂，具体涉及一种具有Fe203和V20s双重主 活性成分的柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物的催化剂及其制备方法。
背景技术：
氮氧化物(NOx)是大气污染物之一，对人类健康危害较大。数量众多的柴油车所 排放的废气是城市大气中NOx的主要来源之一，随着国内外机动车排放法规日益严格， 柴油机NOx排放的高效治理技术成为车用内燃机领域的研究热点之一，特别是以尿素 或氨气为还原剂的选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction—SCR)，由于其高 效和节能等突出优点而成为最具潜力的柴油机NOx净化技术之一。
进口商业SCR催化剂的配方组成多为V205-W03 (或Mo03) -TiOr陶瓷载体，其
中V20s为主活性成分，是催化作用的核心；W03 (或Mo03)是助催化剂，可以提高负
载型催化剂的热稳定性和催化活性；Ti02是涂层材料，可以改善主活性成分的分散效果，
并进而提高催化剂的活性和稳定性；陶瓷载体是整个催化剂的支撑体，也是所有负载成
分的骨架。尽管上述钒基催化剂具有较好的NOx净化性能，但V20s属高毒物质，对人
体健康危害较大；同时V205价格较高，不利于在我国的推广应用。因此，采用低毒、
低成本材料开发具有良好使用性能的新型SCR催化剂成为国内外相关领域的研究热点。
发明内容
本发明的目的是利用低毒、低成本的Fe203部分替代高毒的V20s作为SCR催化剂 主活性成分，提供一种具有Fe203和V205双重活性组分的柴油机用选择性催化还原脱 除氮氧化物催化剂及其制备方法，在减少催化剂环境危害的同时，降低催化剂的成本。
Fe203和V205双活性组分柴油机用选择性催化还原脱除氮氧化物催化剂，催化剂采 用堇青石蜂窝陶瓷为载体材料，主活性成分由Fe203 (三氧化二铁)和V20s (五氧化二 钒)共同构成；采用W03 (三氧化钨)或Mo03 (三氧化钼)为助催化剂组分；采用锐 钛矿型Ti02 (二氧化钛)为涂层基体。其中主活性成分Fe203和V205与助催化剂组分 W03(或Mo03)以及涂层基体Ti02的质量百分比分别为(1 3°/。) (6 12%) : (85 93%)，质量百分比之和为100%。主活性成分加助催化剂组分再加涂层基体Ti02的总质 量与堇青石蜂窝陶瓷载体的质量之比为(9.1 23.1%) : (90.9 76.9%),质量百分比之和为100%。其中主活性成分Fe203和V20s的质量比为(30 70%): (70 30%),质 量百分比之和为100%。催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴 油机排气中的N0x。
本发明提出的制备方法，其具体工艺包括以下步骤
(1) Ti02前驱液的制备
确定所需涂敷堇青石蜂窝陶瓷载体的质量。按照主活性成分+助催化剂组分+涂层基
体Ti02的总质量与陶瓷载体的质量比为(9.1 23.1%) : (90.9 76.9%)，质量百分比 之和为100%计算出Ti02负载量，然后再按照每340.35g钛酸丁酯产生79.88g Ti02的比 例计算出在前驱液中需要加入钛酸丁酯的质量，并进一步将钛酸丁酯的质量换算成钛酸 丁酯的体积。称取该体积下的钛酸丁酯，并将钛酸丁酯加入到体积比为2 3倍的无水 乙醇中，在搅拌的同时滴加体积相当于钛酸丁酯体积20 50%且质量比浓度不小于10% 的盐酸，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体，作为Ti02前驱液。
(2) Ti02涂层的涂覆
将堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，在步骤(l)己制备好的Ti02前驱液中于60 80'C水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体， 在80 110。C下干燥6 24，再在500 600。C下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照主活性成分Fe203和V205:W03 (或Mo03):步骤(2)中已涂敷1102负载量= (卜3%) : (6 12%) : (93 85%)，质量百分比之和为100%,以及Fe2O3:V2O5=(30
70%) : (70 30%)的质量比，分别计算出催化剂制备所需要的Fe2O^B V205以及W03 (或Mo03)的质量。然后分别按照每808g硝酸铁产生159.69gFe203，每234g偏钒酸
铵产生182g V205以及每1602.4g钨酸铵产生1391.lg W03 (或每1236g钼酸铵产生
1007.7gMoO3)的比例换算出所需原料硝酸铁、偏钒酸铵以及钨酸铵(或钼酸铵)的质量。
(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
按照步骤(3)所计算出的质量称取钨酸铵(或钼酸铵)，再按照每16.02g鸽酸铵(或 每12.36g钼酸铵)溶于500~1000ml去离子水的比例，将钨酸铵(或钼酸铵)与去离 子水混合。按照步骤(3)所计算出的质量称取硝酸铁和偏钒酸铵，再分别按照每4.04g 硝酸铁和每1.17g偏钒酸铵溶于500ml去离子水的比例，分别配制成硝酸铁溶液和偏钒 酸铵溶液。将钨酸铵(或钼酸铵)、硝酸铁和偏钒酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为2 6。
(5)主活性成分和助催化剂的涂敷 将步骤(2)已涂覆Ti02的陶瓷载体放入硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵(或钼酸铵)、 草酸和水的溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵(或 钼酸铵)、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在80 11(TC下干燥 6 24h，再在500 600。C下煅烧4 6h。
图1 选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction——SCR)催化剂活性实验室 评价装置示意图
其中l一单通道质量流量控制器；2—3通道质量流量控制器；3—转子流量计；4 一截止阀；5—空气通路；6—混合釜；7—水蒸气发生炉；8—反应器；9一温度显示控 制仪；IO—加热电流显示控制仪；11—蠕动泵；12—NH3气瓶；13~~NO气瓶；14—HC 气瓶；15—CO气瓶；16—N2气瓶；17—模拟排放混合气入口 ； 18—NH3入口； 19—水 蒸气入口； 20—反应后排气出口 (通往气体分析仪)。
图2不同空速时实施例1的N0x脱除效率随反应温度的变化情况。 图3不同空速时实施例1的HC脱除效率随反应温度的变化情况。 图4不同空速时实施例1的CO排放增加量随反应温度的变化情况。 图5实施例1 6的N0x脱除效率随反应温度的变化情况。 图6 SCR催化剂性能发动机评价系统示意图。
其中21—进气中冷器；22—空气滤清器；23—柴油机；24—还原剂计量阀；25— 喷射泵；26—喷嘴及输液管；27—SCR催化器；28—测功机
真体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明进行详细的描述，但本发明所涵盖的内容并不限于 下述实施例。 实施例1
(1) Ti02前驱液的制备
确定要在lkg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。
称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10% 的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2) Ti02涂层的涂覆将清洗、干燥后的lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的Ti02前驱液 中于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留 液体，在105'C下干燥12h，再在60(TC下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe203:V205:W03:Ti02 (在步骤2中的涂敷量)=2:1:9:88的质量比计算得到催 化剂负载原料的用量为硝酸铁20,24g;偏钒酸铵2.57g;钨酸铵20.73g。
(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g ，将所述鹆酸铵溶于1294ml去离子水；再称取20.24g硝酸铁， 将硝酸铁溶于2505ml去离子水；然后称取2.57g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于1098ml去 离子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为
(5) 主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆Ti02的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸 及去离子水的混合溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、 鸨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在105'C下干燥12h， 再在600'C下煅烧4h。
对以尿素为还原剂的选择性催化还原反应中催化性能的评价，用图1所示的SCR 催化剂活性实验室评价装置来评价实施例1。
实验中排气NOx浓度为800xl(T6 (v/v)， CO的浓度为650xl(r6 (v/v)， HC (丙烷) 的浓度为750xl(r6 (v/v)，氧浓度=10% (体积比)，NH3与NOx的mo1当量比为1.1:1。 实施例1对NOx的催化效果如图2所示，对HC的催化效果如图3所示，对CO的催化 效果图4所示。
实施例2
(1) Ti02前驱液的制备
确定要在lkg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。
称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10% 的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2) Ti02涂层的涂覆
将清洗、干燥后的lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的Ti02前驱液 中于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内残留液体，在105'C下干燥12h，再在60(TC下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe203:V205:W03:Ti02 (在步骤2中的涂敷量)=1.5:1.5:9:88的质量比计算得到 催化剂负载原料的用量为硝酸铁15.18g;偏钒酸铵3.86g;钨酸铵20.73g。
(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g ，将钨酸铵溶于1294ml去离子水；再称取15.18g硝酸铁，将 硝酸铁溶于1879ml去离子水；然后称取3.86g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于1650ml去离 子水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为5。
(5) 主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆Ti02的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸 及去离子水的混合溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、 钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在105'C下干燥12h， 再在600'C下煅烧4h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例2在 NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800Xl(T6v/v， CO的浓度为650Xl(T6v/v， HC (丙烷)的 浓度为750Xl(T6v/v，氧浓度=10%(体积比)，NH3与N0x的mol当量比为1.1:1， GHSV (每小时体积空速)z30000h—1。实施例2对NOx的催化效果如图5所示。
实施例3
(1) Ti02前驱液的制备
确定要在lkg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。
称取750ml钛酸丁酯，加入到1500ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10% 的浓盐酸375ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2) Ti02涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的Ti02前 驱液中于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内 残留液体，在105'C下干燥12h，再在600'C下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe203:V205:W03:Ti02 (在步骤2中的涂敷量)=1:2:9:88的质量比计算得到催 化剂负载原料的用量为硝酸铁10.12g;偏钒酸铵5.14g;钨酸铵20.73g。(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钨酸铵20.73g，将钨酸铵溶于1294ml去离子水；再称取10.12g硝酸铁，将硝 酸铁溶于1252ml去离子水；然后称取5.14g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于2197ml去离子 水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为5。
(5) 主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆Ti02的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钩酸铵、草酸 及去离子水的混合溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、 钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在105'C下干燥12h， 再在60(TC下煅烧4h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例3在 NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800Xl(r6v/v， CO的浓度为650Xl(T6v/v， HC (丙垸)的 浓度为750X10-6v/v，氧浓度=10% (体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1:1， GHSV=30000h"。实施例3对NOx的催化效果如图5所示。
实施例4
(1) Ti02前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。
称取759ml钛酸丁酯，加入到2277ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比30% 的浓盐酸151.8ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2) Ti02涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的Ti02前 驱液中于80'C水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内 残留液体，在80。C下干燥24h,再在600'C下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe203:V205:Mo03:Ti02 (在步骤2中的涂敷量)=1:1:9:89的质量比计算得到催 化剂负载原料的用量为硝酸铁10.12g;偏钒酸铵2.57g;钼酸铵22.08g。
(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钼酸铵22.08g，将钼酸铵溶于1786ml去离子水；再称取10.12g硝酸铁，将硝 酸铁溶于1252ml去离子水；然后称取2.57g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于1098ml去离子 水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钼酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为4。(5)主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆Ti02的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钼酸铵、草酸 及去离子水的混合溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、 钼酸铵、草酸和水的溶液完全蒸舉。取出后吹掉孔道内残留液体，在8(TC下干燥24h， 再在60(TC下煅烧4h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例4在 NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800X10-6v/v， CO的浓度为650Xl(T6v/v， HC (丙烷)的 浓度为750Xl(T6v/v，氧浓度=10% (体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1:1， GHSV-30000h—1。实施例4对NOx的催化效果如图5所示。
实施例5
(1) Ti02前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。
称取362ml钛酸丁酯，加入到1086ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10% 的浓盐酸180ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2) Ti02涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的Ti02前 驱液中于80。C水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内 残留液体，在ll(TC下干燥6h，再在50(TC下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe203:V205:W03:Ti02 (在步骤2中的涂敷量)=2:1:12:85的质量比计算得到催 化剂负载原料的用量为硝酸铁10.12g;偏钒酸铵1.29g;钨酸铵13.82g。
(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取钩酸铵13.82g，将钨酸铵溶于863ml去离子水；再称取10.12g硝酸铁，将硝 酸铁溶于1252ml去离子水；然后称取1，29g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于551ml去离子 水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为2。
(5) 主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆Ti02的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸 及去离子水的混合溶液中，于8CTC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、 钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在ll(TC下干燥6h，再在500'C下煅烧6h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例5在 NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800Xl(T6v/v， CO的浓度为650Xl(T6v/v， HC (丙垸)的 浓度为750Xl(T6v/v，氧浓度=10% (体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1:1， GHSVz30000tT1。实施例5对NOx的催化效果如图5所示。
实施例6
(1) Ti02前驱液的制备
确定要在1kg堇青石蜂窝陶瓷载体上负载涂层材料Ti02。
称取1189ml钛酸丁酯，加入到2378ml无水乙醇中，在搅拌的同时滴加重量比10% 的浓盐酸590ml，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体。
(2) Ti02涂层的涂覆
将清洗、干燥后的所述lkg堇青石蜂窝陶瓷载体放入步骤(1)已制备好的Ti02前 驱液中于60'C水浴下边搅拌、边浸渍，直到Ti02前驱液蒸发完毕。取出后吹掉孔道内 残留液体，在80'C下干燥24h，再在600'C下煅烧2h。
(3) 氧化物活性成分负载量的确定
按照Fe203:V205:W03:Ti02 (在步骤2中的涂敷量)=0.5:0.5:6:93的质量比计算得到 催化剂负载原料的用量为硝酸铁7.59g;偏钒酸铵1.93g;钨酸铵20.73g。
(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制
称取鸨酸铵20.73g，将所述钨酸铵溶于647ml去离子水；再称取7.59g硝酸铁，将 硝酸铁溶于939ml去离子水；然后称取1.93g偏钒酸铵，将偏钒酸铵溶于825ml去离子 水。将所述硝酸铁、偏钒酸铵和钨酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH值为6。
(5) 主活性成分和助催化剂的涂敷
将步骤(2)中已涂覆Ti02的陶瓷载体放入所述硝酸铁、偏钒酸铵、钨酸铵、草酸 及去离子水的混合溶液中，于80'C水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、偏钒酸铵、 钨酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发。取出后吹掉孔道内残留液体，在80'C下干燥24h， 再在60(TC下煅烧6h。
与实施例1相同，用图1所示的SCR催化剂活性实验室评价装置评价实施例6在 NH3-SCR反应中的催化性能。
实验中排气NOx浓度为800X 10—6v/v, CO的浓度为650X 10'6v/v， HC (丙烷)的浓度为750X10-6v/v，氧浓度=10% (体积比)，NH3与NOx的mol当量比为1.1:1， GHSV=30000h"。实施例6对NOx的催化效果如图5所示。 实施例7
按照实施例1的配比和制备方法在规格为5.76L的堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆 Ti02、 W03、 V20s和Fe203等组分；在如图6所示的SCR催化剂性能发动机评价系统 上评价实施例1在真实发动机运行条件下对NOx的净化性能，结果如表1所示。
表1:实施例1在发动机ESC试验中对真实排气条件下NOx的净化效果
工况点转速(rpm)功率(kW)排气温度('c)NOx转化效率(％)
1750022723.7
2161066.142670.1
3206038.834460.5
4206058.237569.8
5161033.036570.3
6161049.6杨77.5
7161016.530649.3
8206077.743770.1
9206019.432065.4
10251085.945359.9
11251021.630251.7
12251064.737459.3
13251043.433360.2
本发明具有如下优点采用低毒的Fe203部分替代高毒的V205,降低了催化剂的环 境危害；Fe203对V205的部分替代未对催化剂的催化性能产生不利影响；替代氧化物一 一氧化铁是价格低廉的常见矿藏，在我国储量丰富，完全可以保证新型SCR催化剂大 规模生产的原料供应和成本控制。
权利要求
1.Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在于催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷载体为骨架材料，以Fe2O3和V2O5为主活性成分，以WO3或MoO3为助催化剂组分，以TiO2为涂层基体，其中主活性成分Fe2O3和V2O5与助催化剂WO3(或MoO3)以及涂层基体TiO2的质量百分比为(1～3％)∶(6～12％)∶(85～93％)，质量百分比之和为100％。
2. 按照权利要求1所述的Fe203和V20s双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在 于所述主活性成分加所述助催化剂组分加所述涂层基体Ti02的总质量与所述堇青石蜂 窝陶瓷载体的质量比为(9.1 23.1%): (90.9 76.9%)，质量百分比之和为100%。
3. 按照权利要求1所述的Fe2Cb和V205双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在 于所述主活性成分Fe203和V20s的质量百分比为(30 70%): (70 30%)，质量百分 比之和为100%。
4. 按照权利要求1所述的Fez03和V20s双重活性组分的柴油机用催化剂，其特征在 于所述催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴油机排气中的N0x。
5. Fe2Cb和V205双重活性组分的柴油机用催化剂制备方法，其特征在于具体工艺包 括以下步骤(1) Ti02前驱液的制备确定所需涂敷堇青石蜂窝陶瓷载体的质量，按照主活性成分+助催化剂组分+涂层基 体Ti02的总质量与所述陶瓷载体的质量比为(9.1 23.1%): (90.9 76.9%)，质量百 分比之和为100%，计算出Ti02负载量，然后再按照每340.35g钛酸丁酯产生79.88gTi02 的比例计算出在前驱液中需要加入钛酸丁酯的质量，并进一步将所述钛酸丁酯的质量换 算成钛酸丁酯的体积，称取该体积下的钛酸丁酯，并将所述钛酸丁酯加入到体积比为2 3倍的无水乙醇中，在搅拌的同时滴加体积相当于钛酸丁酯体积20 50%且质量比浓度 不小于10%的盐酸，滴尽后继续搅拌直到混合物成为透明、澄清液体，作为TK)2前驱 液；(2) Ti02涂层的涂覆将所述堇青石蜂窝陶瓷载体清洗、干燥后，在步骤(1)己制备好的Ti02前驱液中 于60 8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述Ti02前驱液蒸发完毕，取出后吹掉孔道 内残留液体，在80 110'C下干燥6 24，再在500 60(TC下煅烧2h;(3) 氧化物活性成分负载量的确定按照主活性成分Fe203和V205: W03或Mo03:步骤(2)中已涂敷的Ti02负载量-(1 3%) : (6 12%) : (93 85%)，质量百分比之和为100%，以及Fe203: V2Os= (30 70%) : (70 30%)的质量比例，分别计算出催化剂制备所需要的Fe203和V205以及 W03 (或Mo03)的质量，然后分别按照每808g硝酸铁产生159.69gFe203、每234g偏 钒酸铵产生182g V2Os以及每1602.4g钨酸铵产生1391.lg W03或每1236g钼酸铵产生 1007.7gMo03的比例，换算出所需硝酸铁、偏钒酸铵以及钨酸铵或钼酸铵的质量；(4) 主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制按照步骤(3)所计算出的质量称取钨酸铵或钼酸铵，再按照每16.02g钨酸铵或每 12.36g钼酸铵溶于500 1000ml去离子水的比例，将所述鸨酸铵或钼酸铵与去离子水混 合，再按照步骤(3)所计算出的质量称取硝酸铁和偏钒酸铵，分别按照每4.04g硝酸铁 和每U7g偏钒酸铵溶于500ml去离子水的比例，分别配制成硝酸铁溶液和偏钒酸铵溶 液，将所述钨酸铵或钼酸铵、硝酸铁和偏钒酸铵溶液混合后，加入草酸调节溶液的PH 值为2 6;(5) 主活性成分和助催化剂的涂敷将步骤(2)已涂覆Ti02的陶瓷载体放入由步骤(4)制备的钨酸铵或钼酸铵、硝 酸铁、偏钒酸铵、草酸和水的溶液中，于8(TC水浴下边搅拌、边浸渍，直到所述硝酸铁、 偏钒酸铵、钨酸铵或钼酸铵、草酸和水的溶液完全蒸发，取出后吹掉孔道内残留液体， 在80 11(TC下干燥6 24h，再在500 60(TC下煅烧4 6h。
全文摘要
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法。催化剂采用堇青石蜂窝陶瓷为骨架材料，以Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>为主活性成分，以WO<sub>3</sub>或MoO<sub>3</sub>为助催化剂，以TiO<sub>2</sub>为涂层基体，主活性成分与助催化剂组分以及涂层基体的质量百分比分别为(1～3％)∶(6～12％)∶(85～93％)。制备工艺包括TiO<sub>2</sub>前驱液的制备及涂层的涂覆；氧化物活性成分负载量的确定；主活性成分和助催化剂涂覆前驱液的配制及涂敷。催化剂采用尿素或氨气为还原剂，通过选择性催化还原脱除柴油机排气中的NOx。本发明以低毒的Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>部分替代高毒的V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>，在减少环境危害的同时未对其催化性能产生影响且替代物价格低廉。
文档编号B01J23/888GK101612575SQ200910069688
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者刚 吕, 宋崇林, 宋金瓯, 峰 宾, 龚彩荣 申请人:天津大学