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      一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑及其制備方法

      文檔序號:9480380閱讀:328來源:國知局
      一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑及其制備方法,屬于汽油車尾氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002]近年來,隨著城市建設(shè)和交通事業(yè)的迅速發(fā)展,機動車數(shù)量逐年迅速增長。汽車給人們的出行帶來便利的同時,隨之而來汽車尾氣對大氣環(huán)境造成巨大污染。目前人們已從汽車尾氣中分離出100多種物質(zhì),其中80多種為有害物質(zhì),主要包括:一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、二氧化碳、煙塵微粒(含某些重金屬化合物、鉛化合物、黑煙及油霧)、臭氣(含甲醛等)。據(jù)統(tǒng)計,每千輛汽車每天排出一氧化碳約3000 kg、碳?xì)浠衔?00?400 kg、氮氧化物50?150 kg。汽車尾氣已經(jīng)成為大氣污染的主要來源之一。目前,在美國及歐洲的國家生產(chǎn)的轎車都安裝了催化凈化裝置,在全世界范圍內(nèi)安裝有三元催化轉(zhuǎn)化器的轎車已超過90%。就中國而言,隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展及環(huán)境意識的逐步增強,汽車尾氣排放的催化轉(zhuǎn)化技術(shù)越來越受到了人們的重視。汽油車尾氣凈化催化劑一般包括載體、活性涂層兩部分。傳統(tǒng)的催化劑涂層漿料易分層、沉淀,且涂層涂覆強度一般。為了滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī),需要提高活性涂層的穩(wěn)定性以及強度,這就對我們的催化劑涂層漿料的穩(wěn)定性提出了更高的要求。
      [0003]專利號為CN103084176B的發(fā)明專利公開了一種柴油車尾氣凈化雙氧化型催化劑及其制備方法,包括沿著發(fā)動機排氣口軸向依次設(shè)置的前級載體和后級載體,所述前級載體靠近發(fā)動機排氣口設(shè)置,所述后級載體遠(yuǎn)離發(fā)動機排氣口設(shè)置,所述前級載體上涂覆有前級涂層,所述后級載體上涂覆有后級涂層,有效的增加活性涂層上載量,克服涂層脫落,且涂層均勻,具有明顯的催化活性,能有效實現(xiàn)柴油車尾氣凈化。但是在實際使用過程中,催化的效果始終不理想。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑,解決傳統(tǒng)調(diào)漿工藝,漿料穩(wěn)定性差,而且低濃度漿料耗酸量大,且漿料易出現(xiàn)沉淀,使其上下層漿料性質(zhì)一致性差的缺陷;得到的漿料穩(wěn)定性提高,而且成本低廉,低濃度漿料不會出現(xiàn)沉淀,漿料一致性好。
      [0005]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑,包括載體與活性涂層,所述活性涂層包括稀土復(fù)合氧化物、改性氧化鋁、粘結(jié)劑、添加劑及活性組分;所述添加劑為聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯、乙烯丙烯共聚物、羥乙基纖維素中的一種或多種;所述活性組分為鈀、銠中的一種或者兩種的混合物,所述鈀和銠的前驅(qū)體分別為硝酸鈀和硝酸銠。
      [0006]經(jīng)過申請人對催化劑的多次反復(fù)實驗檢測研究,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的催化劑效果差,是因為漿料的穩(wěn)定性差,容易出現(xiàn)沉淀,漿料的一致性差,不均勻,容易脫落。上述技術(shù)方案通過添加一種新型材料添加劑,來控制漿料的穩(wěn)定性,打破了傳統(tǒng)的只用酸來調(diào)漿的思路,解決傳統(tǒng)調(diào)漿工藝,漿料穩(wěn)定性差,而且低濃度漿料耗酸量大,且漿料易出現(xiàn)沉淀,使其上下層漿料性質(zhì)一致性差的缺陷。添加新型添加劑后,與傳統(tǒng)調(diào)漿工藝相比,漿料穩(wěn)定性提高,而且成本低廉,工藝簡單,低濃度漿料不會出現(xiàn)沉淀,漿料一致性好??蓪崿F(xiàn)載體的反復(fù)浸漬涂覆,可有效的增加活性涂層上載量,克服涂層脫落,且分次涂層組成一致性好,產(chǎn)品一致性高。由于涂層更加均勻、穩(wěn)定,該催化劑具有明顯的催化活性,能有效實現(xiàn)汽油車尾氣凈化。
      [0007]作為優(yōu)選,所述稀土復(fù)合氧化物的主成分為鈰、鋯、鑭、鐠的氧化物;鈰、鋯的摩爾比為1:5?1: 1,鑭的氧化物的質(zhì)量為所述稀土復(fù)合氧化物的3%?5%,鐠的氧化物的質(zhì)量為所述稀土復(fù)合氧化物的3%?5%。
      [0008]作為優(yōu)選,所述稀土復(fù)合氧化物是通過將硝酸鈰、硝酸氧鋯、硝酸鑭、硝酸鐠與沉淀劑反應(yīng)所得。
      [0009]作為優(yōu)選,所述的沉淀劑為氨水、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或多種混合物。
      [0010]作為優(yōu)選,所述粘結(jié)劑為擬薄水鋁石、硝酸鋁中的一種或兩種的混合物。
      [0011]作為優(yōu)選,所述添加劑的粘度為2000?6000mPa*s。
      [0012]本發(fā)明的目的之一是為了提供上述催化劑的制備方法,采用如下的技術(shù)方案:
      一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑的制備方法,包括如下的步驟:
      (1)將去離子水加入到添加劑中,30?80°C下加熱10?60min,攪拌至完全溶解,得到添加劑溶液;所述添加劑的含量為0.1%?2% ;
      (2)將去離子水加入到稀土復(fù)合氧化物、改性氧化鋁與粘結(jié)劑中,攪拌均勻后用砂磨機研磨;將活性組分前驅(qū)體每升1.0?2.lg加入,攪拌均勻;得到一級涂層漿料;所述一級涂層漿料的粒度為5?15 μ??;
      (3)將去離子水加入到稀土復(fù)合氧化物與粘結(jié)劑中,攪拌均勻后用砂磨機研磨;將活性組分前驅(qū)體按每升0.2?1.0g加入,攪拌均勻,得到二級涂層漿料;所述二級涂層漿料的粒度為5?15 μ m ;
      (4)將一定量的步驟(1)中配好的添加劑溶液加入二級涂層漿料中,攪拌4?8h,得到催化劑漿料前體;所述添加劑溶液與所述二級涂層漿料的配比滿足添加劑為步驟(3)中稀土復(fù)合氧化物的0?2% ;
      (5)將所述一級涂層漿料與步驟(4)中的所述催化劑漿料前體混合,攪拌1?5h;加水調(diào)漿液固含量至22%?31%,得到催化劑漿料;
      (6)將載體浸入步驟(5)所得的催化劑漿料中,取出浸滿催化劑漿料的載體,吹去多余漿料,快速烘干、焙燒后得到表面具有活性涂層的載體,即催化劑。
      [0013]該制備方法簡單,步驟(2)、(3)通過不同貴金屬濃度,將貴金屬分開負(fù)載在不同載體材料上,抑制了高溫過程中貴金屬的迀移燒結(jié),大大提高了漿料的穩(wěn)定性。
      [0014]作為優(yōu)選,所述活性涂層的上載量為150?200 g/Lo
      [0015]作為優(yōu)選,步驟(6)中所述載體在進入所述催化劑漿料之前,先浸入到一級涂層漿料或者二級涂層漿料中,取出烘干、焙燒后,得到催化劑前體,使得催化劑前體的增重量達到60?80 g/L ;再將催化加前體進入到浸入步驟(5)所得的催化劑漿料中,取出浸滿催化劑漿料的載體,吹去多余漿料,快速烘干、焙燒后得到催化劑。
      [0016]作為優(yōu)選,步驟(6)中烘干的溫度為150 °C;焙燒的工藝為先在300?400°C條件下焙燒0.5?lh,然后在500?600°C條件下焙燒2?3 h。
      [0017]通過實施上述技術(shù)方案,本發(fā)明在催化劑漿料中添加添加劑,來控制漿料的穩(wěn)定性,添加劑與催化劑里的原料之間融合性好,與傳統(tǒng)采用酸來調(diào)漿的工藝相比,催化劑漿料穩(wěn)定性提高,而且成本低廉,工藝簡單,催化劑漿料不會出現(xiàn)沉淀,漿料一致性好,無分層及沉淀現(xiàn)象,與載體的粘結(jié)強度更高,涂層的均勻性更好,提高了催化劑對汽油車尾氣的凈化效果,該催化劑具有明顯的催化活性,能有效實現(xiàn)汽油車尾氣凈化;通過簡單的工藝流程,制備均勻度好,活性高的催化劑漿料,并實現(xiàn)催化劑漿料與載體之間高效結(jié)合,有效的增加活性涂層上載量,克服涂層脫落,且分次涂層組成一致性好,產(chǎn)品一致性高,涂層更加均勻、穩(wěn)定。
      【具體實施方式】
      [0018]下面結(jié)合具體實施例,對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
      [0019]特別說明,以下僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
      [0020]實施例1:
      一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑,包括載體與活性涂層,所說的載體可以是陶瓷載體,也可以是金屬載體,本實施例選用堇青石蜂窩陶瓷?;钚酝繉影ㄏ⊥翉?fù)合氧化物、改性氧化鋁、粘結(jié)劑、添加劑及活性組分。稀土復(fù)合氧化物的主成分為鈰、鋯、鑭、鐠的氧化物;采用共沉淀法合成:在室溫條件下,將硝酸鈰、硝酸氧鋯、硝酸鑭、硝酸鐠混合均勻,在攪拌條件下加入沉淀劑至溶液的pH為9.0,反應(yīng)結(jié)束后陳化4,將得到的復(fù)合氧化物前驅(qū)體經(jīng)過濾、洗滌后,110°C烘干并于550°C焙燒后得到稀土復(fù)合氧化物。各組分按鈰、鋯的摩爾比為1:5,鑭的氧化物的質(zhì)量為所述稀土復(fù)合氧化物的3%,鐠的氧化物的質(zhì)量為所述稀土復(fù)合氧化物的3%來添加。其中,沉淀劑為氨水與碳酸銨的混合物。改性氧化鋁為La改性的γΑ1203。粘結(jié)劑為擬薄水鋁石;添加劑為聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯、乙烯丙烯共聚物的混合物,粘度為2000mPa*s?;钚越M分為鈀和銠兩種混合組成的雙貴金屬體系,鈀和銠的前驅(qū)體分別為硝酸鈀和硝酸銠。
      [0021]具體的制備步驟包括:
      (1)將去離子水加入到添加劑中,80°C下加熱lOmin,攪拌至完全溶解,得到添加劑溶液;所述添加劑的含量為0.1% ;
      (2)將去離子水加入到稀土復(fù)合氧化物、改性氧化鋁與粘結(jié)劑中,攪拌均勻后用砂磨機研磨;將活性組分前驅(qū)體按每升活性涂層中1.0 g加入,攪拌均勻;得到一級涂層漿料;所述一級涂層漿料的粒度為10 ym ;去離子水與稀土復(fù)合氧化物、改性氧化鋁的質(zhì)量比為1:0.1:0.05,粘結(jié)劑的用量為活性涂層總體積的6% ;
      (3)將去離子水加入到稀土復(fù)合氧化物與粘結(jié)劑中,攪拌均勻后用砂磨機研磨;將活性組分前驅(qū)體按每升活性涂層中1.0g加入,攪拌均勻,得到二級涂層漿料;所述二級涂層漿料的粒度為5?10 μ m ;去離子水與稀土復(fù)合氧化物的質(zhì)量比為1: 0.5,粘結(jié)劑的用量為活性涂層總體積的3% ; (4)將一定量的步驟(1)中配好的添加劑溶液加入二級涂層漿料中,攪拌4h,得到催化劑漿料前體;所述添加劑溶液與所述二級涂層漿料的體積配比滿足添加劑溶液為步驟(3)中稀土復(fù)合氧化物的0.1?2% ;
      (5)將所述一級涂層漿料與步驟(4)中的所述催化劑漿料前體混合,攪拌3h;加水調(diào)漿液固含量至25%,得到催化劑漿料;
      (6)將載體浸入步驟(5)所得的催化劑漿料中,取出浸滿催化劑漿料的載體,吹去多余漿料,100°C條件下快速烘干,再浸入催化劑漿料中、再吹去多余漿料、烘干,重復(fù)直至催化劑漿料的上載量達到180g/L,然后在300°C條件下焙燒lh,接著在500°C條件下焙燒3 h,焙燒后得到催化劑。
      [0022]實施例2:
      一種汽油車尾氣凈化高穩(wěn)定性催化劑,包括載體與活性涂層,所說的載體可以是陶瓷載體,也可以是金屬載體,本實施例選用堇青石蜂窩陶瓷?;钚酝繉影ㄏ⊥翉?fù)合氧化物、改性氧化鋁、粘結(jié)劑、添加劑及活性組分。稀土復(fù)合氧化物的主成分為鈰、
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