本发明属于催化剂制备，具体涉及一种减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂及其制备方法。
背景技术：
1、贫燃发动机后处理用的nh3-scr技术催化剂能够有效的解决尾气中氮氧化物(nox)排放问题，实现工程目标值。然而在实际应用中，因为低温工况下(＜250℃)的催化剂未达到最优工作区域，nox的转化效率偏低（＜90%），如kwak j h等人的报道[1]。为了实现氮氧化物排放目标，系统会过量的喷射氨气，导致出现氨泄漏问题。后处理系统中氨气转化催化剂的作用就是将过量喷射的氨气转化成n2，目前该催化剂中对氨气起氧化作用的活性金属为pt，因为其活性比较高，催化过程中会对氨气过渡氧化导致不可避免的产生大量n2o。随着未来法规的越趋严格，特别是n2o的限值要求，现有的催化剂方案面临巨大挑战。另外，随着上游车辆的降本要求，催化剂企业也面临着巨大的降本压力，而催化剂中的贵金属因为高昂的价格，成为各厂商降本的首选目标。然而在实现催化剂功能及效能的同时，如何减少贵金属的使用，也是后处理企业面临的挑战。针对上述挑战，如何优化氨转化催化剂单元模块，实现低n2o排放量及降本需求，是当前各后处理催化剂厂商急需解决的问题。
2、参考文献：[1]kwak j h , tran d , burton s d ,et al.effects ofhydrothermal aging on nh3-scr reaction over cu/zeolites[j].journal ofcatalysis, 2012, 287(none):203-209.doi:10.1016/j.jcat.2011.12.025.
技术实现思路
1、本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂及其制备方法。本发明的催化剂包括载体及依次涂覆在载体上的内层氨气吸附转化功能涂层和外层no还原功能涂层，内层氨气吸附转化功能涂层能够在低温下吸附上游喷射的过量氨气，随着温度升高，氨气转化能力上升，将氨气转化为no，形成的no快速扩散至外层no还原功能涂层，与外层no还原功能涂层吸附的氨气反应生成n2和h2o，有效的减少氨气的过度氧化，减少n2o生成量。
2、为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：
3、第一方面，本发明实施例提供了一种减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，包括载体，所述载体上依次涂覆有氨气吸附转化功能涂层和no还原功能涂层；
4、所述no还原功能涂层包括第一分子筛和cu或fe，还包括造孔模板剂，cu或fe负载在所述第一分子筛上；
5、所述氨气吸附转化功能涂层包括第二分子筛及活性金属。
6、进一步地，所述负载cu或fe的第一分子筛为ssz-13、ssz-16、ssz-39、ssz-52、ssz-98、zk-4、zk-5、zk-20、zk-22、zsm-5、zsm-35、zsm-58、mor及beta中的一种或多种。
7、进一步地，所述第二分子筛为ssz-13、ssz-16、ssz-39、ssz-52、ssz-98、zk-4、zk-5、zk-20、zk-22、zsm-5、zsm-35、zsm-58、mor、beta中的一种或多种。
8、进一步地，所述活性金属为cu、fe、mn、ce、zr、la、al、y、nd及hf中的一种或多种。
9、进一步地，所述氨气吸附转化功能涂层中，所述活性金属以氧化物的形式与第二分子筛进行物理混合，或将活性金属以离子态负载于第二分子筛中。
10、进一步地，所述no还原功能涂层在所述载体上的负载量为80-200g/l，所述氨气吸附转化功能涂层在所述载体上的负载量为40-100g/l。
11、进一步地，所述氨气吸附转化功能涂层中第二分子筛的重量占比为10%-50%。
12、进一步地，所述no还原功能涂层中，cu或fe的重量占比为1%-5%。
13、进一步地，所述造孔模板剂包括淀粉、聚葡萄糖、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺及聚乙烯醇纤维中的一种或几种，添加量为所述no还原功能涂层重量的0.5wt%-1wt%。
14、第二方面，本发明实施例提供了第一方面所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
15、（1）内层氨气吸附转化功能涂层的涂覆：将制得的氨气吸附转化功能涂层浆料涂覆在载体上，在120-150℃下烘干1-2h，500-550℃下焙烧1-2h，获得半成品催化剂a待用；
16、（2）外层no还原功能涂层的涂覆：将负载有cu或fe的第一分子筛制成悬浮液，加入铝溶胶搅拌均匀，再向悬浮液中加入造孔模板剂，然后按照负载量要求涂覆于步骤（1）制得的半成品催化剂a上，在120-150℃烘干1-2h，500-550℃下焙烧1-2h，获得成品催化剂；
17、所述氨气吸附转化功能涂层浆料采用以下方式之一制得：
18、a、活性金属以氧化物的形式与分子筛进行物理混合：将活性金属以氧化物形态添加至第二分子筛悬浮液中，混合后加入铝溶胶搅拌均匀；
19、b、活性金属以离子态负载于分子筛中：将第二分子筛在300-350℃下焙烧0.5-1h，放置于干燥器中冷却至室温，将活性金属以离子态盐溶液的形式添加至匀速搅拌的第二分子筛粉体中，静置12-24h后微波120-150℃下烘干0.5-1h，再将上述烘干的粉体制备成悬浮液并加入铝溶胶搅拌均匀。
20、本发明实施例中的技术方案具有以下有益效果：
21、本发明通过优化催化剂组成，向内层氨气吸附转化功能涂层中添加第二分子筛增加低温下氨气的吸附能力，有效的缓解了在低温下nh3-scr过程中nox转化效率过低，scr系统过量喷射氨气导致其泄漏问题。同时在外层no还原功能涂层中添加模板剂增加外层涂层的孔隙率，不但有利于氨气的向内传输，而且有利于内层将氨气转化形成的nox快速传输至外层，并与外层吸附的氨气发生反应，同时，在氨气转化过程中降低n2o的生成量。并且本发明不使用pt、pd、rh在内的贵金属，能够降低催化剂的成本。
1.一种减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，包括载体，所述载体上依次涂覆有氨气吸附转化功能涂层和no还原功能涂层；
2.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述负载cu或fe的第一分子筛为ssz-13、ssz-16、ssz-39、ssz-52、ssz-98、zk-4、zk-5、zk-20、zk-22、zsm-5、zsm-35、zsm-58、mor及beta中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述第二分子筛为ssz-13、ssz-16、ssz-39、ssz-52、ssz-98、zk-4、zk-5、zk-20、zk-22、zsm-5、zsm-35、zsm-58、mor、beta中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述活性金属为cu、fe、mn、ce、zr、la、al、y、nd及hf中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述氨气吸附转化功能涂层中，所述活性金属以氧化物的形式与第二分子筛进行物理混合，或将活性金属以离子态负载于第二分子筛中。
6.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述no还原功能涂层在所述载体上的负载量为80-200g/l，所述氨气吸附转化功能涂层在所述载体上的负载量为40-100g/l。
7.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述氨气吸附转化功能涂层中第二分子筛的重量占比为10%-50%。
8.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述no还原功能涂层中，cu或fe的重量占比为1%-5%。
9.根据权利要求1所述的减少氨气转化过程中n2o生成量的催化剂，其特征在于，所述造孔模板剂包括淀粉、聚葡萄糖、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺及聚乙烯醇纤维中的一种或几种，添加量为所述no还原功能涂层重量的0.5wt%-1wt%。
10.权利要求1-9任一项所述催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
