一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法技术

本发明专利技术涉及一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法，其特征在于包括以下步骤：A）将壁流式颗粒过滤器置于氧化铝溶胶中，取出后焙烧，形成α‑Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器；B） 配置含有钾元素催化剂的悬浮液；向步骤B）获得的悬浮液中添加有机碱；C） 将步骤A）获得的α‑Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器浸入步骤B）获得的悬浮液中；静置一段时间以后，取出，去除表面挂载的多余悬浮液，焙烧后，获得含钾元素催化剂涂覆的壁流式颗粒过滤器。其针对的问题是采用水系催化剂悬浮液涂覆壁流式颗粒过滤器会对催化剂的催化效果产生不利影响的现状，采用有机酸酯共聚物稳定催化剂悬浮液，促进悬浮液的稳定，进而保证催化剂涂覆后钾元素在涂层中的保留，提高催化剂的催化效果。

A coating method for improving catalytic activity of wall flow particle filter catalytic coating

The invention relates to an improved wall flow particulate filter catalytic coating catalytic coating method, which comprises the following steps: A) the wall flow particulate filter in alumina sol, removed after roasting, and formed a Al2O3 coated wall flow particulate filter; B) suspension configuration the catalyst contains potassium; step B) to add organic alkali suspension obtained in the step A; C)) obtained alpha Al2O3 coating covered wall flow particulate filter in step B) suspension was obtained; removed after standing for a long time, excess suspension, removal of surface mount after calcination, obtain potassium catalyst coated wall flow particulate filter. The problem is the situation adversely affected by water suspension catalyst coated wall flow particulate filter on the catalytic effect of organic acid ester copolymer with stable catalyst suspension, promote the stable suspension, and then make sure to keep the potassium element in the coating of the catalyst coating, improve the catalytic effect of catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法
本专利技术涉及一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法，特别适合于催化剂是含钾体系金属氧化物而且采用水性胶体上胶的情况，属于含有颗粒物的气体处理领域，具体涉及含有颗粒物的热机排放尾气处理领域，包括柴油发动机，柴油发电机，锅炉等含有颗粒的尾气的处理。
技术介绍
由于燃烧不充分，柴油发动机，柴油发电机，锅炉等的尾气中含有大量的颗粒物，大量的颗粒物带来了严重的环境污染，壁流式颗粒过滤器（DPF）可以有效过滤颗粒物，在国V或者国VI阶段，势必会大量应用。但是DPF的再生问题一直困扰着用户和主机厂，主动/被动再生均需要提供额外的能量，增加成本，形成额外的负担。含有催化剂的壁流式颗粒过滤器可以在排放的尾气中，依靠催化剂的催化和尾气中的NOx或者O2，实现颗粒物的催化氧化，从而大幅度降低再生频率，或者，进一步地，不必再生，从而降低运行成本。最常用的催化剂是贵金属，但是采用贵金属催化剂的壁流式颗粒过滤器严重受限于成本，钙钛矿类等复合金属氧化物类催化剂已被证明可以在尾气气氛中实现颗粒物的催化氧化，其中尤以含有钾元素的复合金属氧化物的催化性能突出。但是含有钾元素的催化剂的涂覆比较困难。一般地，采用含有钾元素的催化剂溶胶来浸渍壁流式颗粒过滤器载体，但是实验发现，由于K+极易溶于水，该方法涂覆后会对催化剂的结构、原子比例和催化效果产生不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法，其针对的问题是采用水系催化剂悬浮液涂覆壁流式颗粒过滤器会对催化剂的催化效果产生不利影响的现状，采用有机酸酯共聚物稳定催化剂悬浮液，促进悬浮液的稳定，进而保证催化剂涂覆后钾元素在涂层中的保留，提高催化剂的催化效果。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法，其特征在于包括以下步骤：A）将壁流式颗粒过滤器置于氧化铝溶胶中，取出后焙烧，形成α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器；B）配置含有钾元素催化剂的悬浮液；向步骤B）获得的悬浮液中添加有机碱；C）将步骤A）获得的α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器浸入步骤B）获得的悬浮液中；静置一段时间以后，取出，去除表面挂载的多余悬浮液，焙烧后，获得含钾元素催化剂涂覆的壁流式颗粒过滤器。步骤A）中，一般采用浸渍法得到α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器，具体地，将壁流式颗粒过滤器浸渍于固含量2%~12%的Al2O3溶胶中，进一步的，固含量优化为4%~8%，浸渍1h~6h后，取出，沥去多余溶胶后，300℃~500℃焙烧1h~5h后获得。步骤B）中涉及的含有钾元素的催化剂悬浮液中催化剂的质量浓度一般为1%~20%，进一步的，质量浓度优化为4%~12%。所述含钾元素的催化剂为复合金属氧化物，其中钾元素在金属中的摩尔比例为1%~40%，进一步的，钾元素在金属中的摩尔比例优化为5%~20%。涉及到的催化剂可以是双组份复合金属氧化物，或者三组分复合金属氧化物，或者四组分复合金属氧化物，或者五组分复合金属氧化物等。上述组分中除了K以外，一般选自第二主族元素和过渡金属元素。代表性的复合金属氧化物有CuK复合金属氧化物，LaKCo复合金属氧化物，LaKCoFe复合金属氧化物等。为了促进催化剂的分散，可以采用气流粉碎机或者球磨等手段将其粒度进一步降低，并采用表面活性剂增强悬浮液的稳定性。步骤C）中所述有机碱的添加质量与悬浮的含钾元素催化剂的质量比为0.01~0.5，进一步的，质量比优化为0.01~0.2，进一步的，质量比优化为0.01~0.05。所述有机碱主要是胺类，有机磷类，如，甲胺，尿素(脲)，乙胺，乙醇胺，乙二胺，二甲胺，三甲胺，三乙胺，丙胺，异丙胺，1,3-丙二胺，1,2-丙二胺，三丙胺，三乙醇胺，丁胺，异丁胺，叔丁胺，己胺，辛胺，苯胺，苄胺，环己胺，吡啶，六亚甲基四胺，2-氯酚，3-氯酚，4-氯酚，邻氨基苯酚，间氨基苯酚，对氨基苯酚，邻甲苯胺，间甲苯胺，对甲苯胺，8-羟基喹啉，二苯胺，联苯胺等，也可以是铵盐或者磷盐，如季铵盐，季磷盐，胍盐等，所述有机碱可以是单组分，也可以是多组分。季铵盐包括一级季铵盐，二级季铵盐，三级季铵盐；季磷盐包括一级季磷盐，二级季磷盐，三级季磷盐和四级季磷盐等。有机碱对应的阴离子可以是第VII主族元素的阴离子，也可以是其他有机或者无机酸根阴离子。代表性的有机碱包括，三乙胺，吡啶，四甲基乙二胺，十六烷基三甲基氯化铵等。无机碱也可以取得类似的效果，如NaOH，KOH，LiOH，氨水等，其中尤以氨水的效果特别突出。步骤D）中所述静置时间为壁流式颗粒过滤器在催化剂悬浮液中的浸渍涂覆时间，为了充分接触，静置时间要求比较长，一般为2h~24h，进一步的可以优化为1h~4h，同时可以采用超声，搅拌等方法促进对流，降低静置时间。静置之后，一般要采用压缩空气吹扫等手段去除孔间多余的悬浮液，而后焙烧，焙烧的目的是烧去有机碱，焙烧温度一般为300℃~1000℃，进一步的可以优化为400℃~800℃，焙烧时间一般为1h~24h，进一步的可以优化为2h~6h。本专利技术的积极效果是针对常规水系涂覆时，K+极易在涂覆液中溶解流失从而损失碳烟燃烧催化性能的缺点，采用在水系体系中增加有机或者无机碱抑制K+溶解，从而确保水系涂覆时涉及到的催化剂的稳定，进而保证催化剂涂覆后仍然保持其固有的结构，仍然具有较强的催化效果。附图说明图1催化剂La0.9K0.1FeO3的XRD照片。图2催化剂La0.9K0.1FeO3的催化效果照片。图3催化剂La0.9K0.1FeO3在水系溶剂中分散后，未加入有机碱，蒸干浓缩焙烧后的XRD照片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行描述，所述的实施例只是对本专利技术的权利要求的具体描述，权利要求包括但不限于所述的实施例内容。实施例1（对比例）：选用200目堇青石材质壁流式颗粒过滤器作为试验对象，按以下顺序处理：A）将壁流式颗粒过滤器置于固含量6%的氧化铝溶胶中2h后，取出后沥去DPF载体孔道中多余的氧化铝溶胶，400℃焙烧2h，形成α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器。B）催化剂选用含钾的钙钛矿型催化剂La0.9K0.1FeO3（钾元素在催化剂金属中的摩尔比例为5%），球磨粉碎使催化剂的粒度控制在3μm以下，采用表面活性剂PVP和搅拌促进催化剂的分散，催化剂的固含量为4%。C）将步骤A）获得的α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器浸入步骤B）获得的悬浮液中，并保持1h；取出，采用压缩空气吹扫去除DPF孔道表面挂载的多余悬浮液，400℃空气气氛中焙烧6h后，获得含钾元素催化剂涂覆的壁流式颗粒过滤器。取出部分步骤B）获得的催化剂悬浮液，晾干后，400℃焙烧6h后的催化剂进行XRD和催化效果测试，测试结果分别如图3所示，与图1和图2比较可以发现，催化剂的结构发生了变化，催化性能显著降低。该结果表明，不采用本专利技术提供的方法得到的涂覆之后的壁流式颗粒过滤器负载的催化剂催化性能显著降低。实施例2：选用200目堇青石材质壁流式颗粒过滤器作为试验对象，按以下顺序处理：A）将壁流式颗粒过滤器置于固含量6%的氧化铝溶胶中2h后，取出后沥去DPF载体孔道中多余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法，其特征在于包括以下步骤：A）将壁流式颗粒过滤器置于氧化铝溶胶中，取出后焙烧，形成α‑Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器；B） 配置含有钾元素催化剂的悬浮液；向步骤B）获得的悬浮液中添加有机碱；C） 将步骤A）获得的α‑Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器浸入步骤B）获得的悬浮液中；静置一段时间以后，取出，去除表面挂载的多余悬浮液，焙烧后，获得含钾元素催化剂涂覆的壁流式颗粒过滤器；步骤A）中，一般采用浸渍法得到α‑Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器，具体地，将壁流式颗粒过滤器浸渍于固含量2%~12%的Al2O3溶胶中，进一步的，固含量优化为4%~8%，浸渍1h~6h后，取出，沥去多余溶胶后，300℃~500℃焙烧1h~5h后获得；步骤B）中涉及的含有钾元素的催化剂悬浮液中催化剂的质量浓度一般为1%~20%，进一步的，质量浓度优化为4%~12%；所述含钾元素的催化剂为复合金属氧化物，其中钾元素在金属中的摩尔比例为1%~40%，进一步的，钾元素在金属中的摩尔比例优化为5%~20%；涉及到的催化剂可以是双组份复合金属氧化物，或者三组分复合金属氧化物，或者四组分复合金属氧化物，或者五组分复合金属氧化物等；上述组分中除了K以外，一般选自第二主族元素和过渡金属元素；代表性的复合金属氧化物有CuK复合金属氧化物，LaKCo复合金属氧化物， LaKCoFe复合金属氧化物等；为了促进催化剂的分散，可以采用气流粉碎机或者球磨等手段将其粒度进一步降低，并采用表面活性剂增强悬浮液的稳定性；步骤C）中所述有机碱的添加质量与悬浮的含钾元素催化剂的质量比为0.01~0.5，进一步的，质量比优化为0.01~0.2，进一步的，质量比优化为0.01~0.05；所述有机碱主要是胺类，有机磷类，如，甲胺，尿素(脲)，乙胺，乙醇胺，乙二胺 ，二甲胺，三甲胺，三乙胺，丙胺，异丙胺，1,3‑丙二胺，1,2‑丙二胺，三丙胺 ，三乙醇胺，丁胺，异丁胺，叔丁胺，己胺，辛胺，苯胺，苄胺，环己胺，吡啶，六亚甲基四胺，2‑氯酚，3‑氯酚，4‑氯酚，邻氨基苯酚，间氨基苯酚，对氨基苯酚，邻甲苯胺，间甲苯胺，对甲苯胺，8‑羟基喹啉，二苯胺，联苯胺等，也可以是铵盐或者磷盐，如季铵盐，季磷盐，胍盐等，所述有机碱可以是单组分，也可以是多组分；季铵盐包括一级季铵盐，二级季铵盐，三级季铵盐；季磷盐包括一级季磷盐，二级季磷盐，三级季磷盐和四级季磷盐等；有机碱对应的阴离子可以是第VII主族元素的阴离子，也可以是其他有机或者无机酸根阴离子；代表性的有机碱包括，三乙胺，吡啶，四甲基乙二胺，十六烷基三甲基氯化铵等；无机碱也可以取得类似的效果，如NaOH，KOH，LiOH，氨水等，其中尤以氨水的效果特别突出；步骤D）中所述静置时间为壁流式颗粒过滤器在催化剂悬浮液中的浸渍涂覆时间，为了充分接触，静置时间要求比较长，一般为2h~24h，进一步的可以优化为1h~4h，同时可以采用超声，搅拌等方法促进对流，降低静置时间；静置之后，一般要采用压缩空气吹扫等手段去除孔间多余的悬浮液，而后焙烧，焙烧的目的是烧去有机碱，焙烧温度一般为300℃~1000℃，进一步的可以优化为400℃~800℃，焙烧时间一般为1h~24h，进一步的可以优化为2h~6h。...

【技术特征摘要】
1.一种提高壁流式颗粒过滤器催化涂层催化活性的涂覆方法，其特征在于包括以下步骤：A）将壁流式颗粒过滤器置于氧化铝溶胶中，取出后焙烧，形成α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器；B）配置含有钾元素催化剂的悬浮液；向步骤B）获得的悬浮液中添加有机碱；C）将步骤A）获得的α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器浸入步骤B）获得的悬浮液中；静置一段时间以后，取出，去除表面挂载的多余悬浮液，焙烧后，获得含钾元素催化剂涂覆的壁流式颗粒过滤器；步骤A）中，一般采用浸渍法得到α-Al2O3涂层覆盖的壁流式颗粒过滤器，具体地，将壁流式颗粒过滤器浸渍于固含量2%~12%的Al2O3溶胶中，进一步的，固含量优化为4%~8%，浸渍1h~6h后，取出，沥去多余溶胶后，300℃~500℃焙烧1h~5h后获得；步骤B）中涉及的含有钾元素的催化剂悬浮液中催化剂的质量浓度一般为1%~20%，进一步的，质量浓度优化为4%~12%；所述含钾元素的催化剂为复合金属氧化物，其中钾元素在金属中的摩尔比例为1%~40%，进一步的，钾元素在金属中的摩尔比例优化为5%~20%；涉及到的催化剂可以是双组份复合金属氧化物，或者三组分复合金属氧化物，或者四组分复合金属氧化物，或者五组分复合金属氧化物等；上述组分中除了K以外，一般选自第二主族元素和过渡金属元素；代表性的复合金属氧化物有CuK复合金属氧化物，LaKCo复合金属氧化物，LaKCoFe复合金属氧化物等；为了促进催化剂的分散，可以采用气流粉碎机或者球磨等手段将其粒度进一步降低，并采用表面活性剂增强悬浮液的稳定性；步骤C）中所述有机碱的添加质量与悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，赵中令，张苡铭，常潇然，崔新然，张克金，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22