汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。其采用壁流式堇青石蜂窝陶瓷为载体，在载体进气端和出气端内部孔道壁分别涂覆第一涂层和第二涂层，第一涂层包含铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物，第二涂层包含铈锆稀土复合氧化物、镧铝复合氧化物和碱土金属氧化物。第一涂层和第二涂层的涂覆量分别为30~60g/L，涂层沿轴向的高度分别为载体高度的50%~90%。第一和第二涂层上分别负载贵金属Rh和Pd。本发明专利技术制备方法简单，易于操作。本发明专利技术通过涂层调节剂的使用，使催化剂排气背压得到显著下降，同时改善了涂层的分散性，使催化剂在排气背压下降的同时依然保持住了较高的颗粒捕集率和气态污染物去除率，此外碱土金属氧化物提高了贵金属Pd的热稳定性，进而提高了催化剂的抗热老化能力。

Catalyst for gasoline vehicle particle catcher and preparation method thereof

The invention relates to a catalyst collector for a gasoline vehicle and a preparation method thereof, belonging to the technical field of catalyst preparation. The wall flow cordierite honeycomb ceramic is used as the carrier, and the first coating and second coating are coated on the inlet and outgassing ends of the carrier, and the first coating contains the cerium zirconium rare earth compound oxide and the lanthanum aluminum compound oxide, the second coating contains the cerium zirconium rare earth compound oxide, the lanthanum aluminum compound oxide and the alkaline earth metal oxygen. Chemicals. The coating amount of the first coating and the second coating is 30~60g/L respectively, and the axial height of the coating is 50%~90% of the carrier height. The first and second coatings are loaded with noble metals Rh and Pd respectively. The preparation method of the invention is simple and easy to operate. Through the use of coating regulator, the exhaust backpressure of the catalyst has been significantly reduced, and the dispersion of the coating is improved. The catalyst still keeps high particle capture rate and the removal rate of gaseous pollutants while the exhaust backpressure drops. In addition, the alkaline earth metal oxide improves the thermal stability of the precious metal Pd. Thus, the thermal aging resistance of the catalyst is improved.

【技术实现步骤摘要】
汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法，属于催化剂制备

技术介绍
在不断改革发展的汽油机技术中，缸内直喷是最炙手可热的。缸内直喷汽油机(GDI)是传统汽油机的一个发展方向，先进的直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，使得发动机的燃烧效率大幅提升，可以提高发动机的动力性。与传统进气道喷射汽油机相比，缸内直喷汽油机由于其优异的燃油经济性和动力性，在市场上的份额正在不断增加。同时缸内直喷汽油机可降低CO2的排放，随着排放法规对CO2的要求更加严格，缸内直喷汽油机的应用必将越来越广泛。但缸内直喷技术由于混合气的浓度分布不均匀，会导致汽油机的颗粒物(PM)排放增加。国内外研究表明，GDI汽油机PM排放数量明显多于传统进气道喷射汽油机和配置颗粒捕集器的柴油机。汽车作为人们日常生活中必不可少的交通工具，同时也是造成大气污染的“罪魁祸首”之一，其尾气污染物的排放与控制显得尤为重要。对于缸内直喷汽油机而言，传统的三元催化转化器(TWC)只能减少CO、HC和NOx等气体污染物的排放，PM排放的有效控制必须依靠汽油机颗粒捕集器(GPF)。近年来国内外对GPF进行了大量的研究开发工作，也推出了商业化的GPF产品。试验表明，安装GPF后，GDI的颗粒(包括PM和PN)排放可满足国六标准。但是GPF的安装会导致发动机排气背压的增长，进而影响燃油经济性和发动机性能可靠性。评价GPF的性能主要有颗粒捕集率和排气背压，对于发动机来说对GPF的期望为高的颗粒捕集率和低排气背压，但上述两者为此消彼长关系，现实中的GPF开发需要在此之间寻找一个平衡点，对于发动机和后处理厂商而言，在满足法规颗粒排放的同时实现排气背压的最低化是GPF开发不断追求的一个目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了针对现有汽油车颗粒捕集器催化剂普遍存在排气背压高的问题，提供了一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法，该催化剂具有排气背压低，颗粒捕集效率高且抗热老化能力强的特性。按照本专利技术提供的技术方案，一种汽油车颗粒捕集器催化剂，在载体的进气端内部孔道壁上涂覆有第一涂层，第一涂层沿轴向的高度为载体高度的50％～90％；载体的出气端内部孔道壁上涂覆有第二涂层，第二涂层沿轴向的高度为载体高度的50％～90％。所述第一涂层和第二涂层的涂覆量均为30～60g/L。所述第一涂层中负载有贵金属Rh，所述第二涂层中负载有贵金属Pd。所述第一涂层中贵金属Rh的负载量为3～10g/ft3，所述第二涂层中贵金属Pd的负载量为4～20g/ft3。进一步的，所述载体为壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，载体的目数为200～300目，孔道壁厚为152.4～254μm，孔隙率为62％～68％，平均孔径为15～25μm。进一步的，所述第一涂层包含铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物，所述铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物的质量比为2.3～4:1。所述第二涂层包含铈锆稀土复合氧化物、镧铝复合氧化物和碱土金属氧化物，所述铈锆稀土复合氧化物、镧铝复合氧化物和碱土金属氧化物的质量比为13～16:3～6:1。进一步的，所述铈锆稀土复合氧化物中组分按质量百分数计为：20％～30％的CeO2、65％～75％的ZrO2、1％～2％的La2O3和4％～6％的Pr6O11、Nd2O3、Y2O2中的一种。所述镧铝复合氧化物中组分按质量百分数计为：3％～6％的La2O3和94％～97％的Al2O3。所述碱土金属氧化物为BaO或SrO。一种汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法：包括如下步骤：(1)将铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物按质量比2.3～4:1依次加入到去离子水中，充分搅拌得到悬浊液，悬浊液中固体物质质量分数为30％～50％，随后加入相当于悬浊液质量1％～6％的调节剂并进行搅拌；(2)将步骤(1)所得悬浊液进行球磨，控制颗粒度D90小于5μm；(3)按第一涂层中贵金属Rh的负载量为3～10g/ft3，根据所用载体的大小计算出所需贵金属Rh的量，将Rh溶液加入到步骤(2)所得的悬浊液中，充分搅拌1～2h，随后加入相当于上述悬浊液质量1％～10％的增稠剂，同时加入去离子水，将悬浊液中固体物质质量分数调节为10％～25％，随后充分搅拌2～12h，制备得到第一涂层浆液；(4)将第一涂层浆液涂覆到壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体的进气端，涂覆轴向高度为载体高度的50％～90％，涂覆量为30～60g/L；(5)将带有第一涂层的载体在150～250℃烘干1～2h，然后冷却至室温备用；(6)将铈锆稀土复合氧化物、镧铝复合氧化物和可溶性碱土金属盐按质量比13～16:3～6:1.6～2依次加入到去离子水中，充分搅拌得到悬浊液，悬浊液中固体物质质量分数为30％～50％；(7)将步骤(6)所得悬浊液进行球磨，控制颗粒度D90小于5μm；(8)按第二涂层中贵金属Pd的负载量为4～20g/ft3，根据所用载体的大小计算出所需贵金属Pd的量，将Pd溶液加入到步骤(7)所得的悬浊液中，充分搅拌1～2h，随后加入相当于上述悬浊液质量1％～10％的增稠剂，同时加入去离子水，将悬浊液中固体物质质量分数调节为10％～25％，随后充分搅拌2～12h，制备得到第二涂层浆液；(9)将第二涂层浆液涂覆到步骤(5)所得的壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体的出气端，涂覆轴向高度为载体高度的50％～90％，涂覆量为30～60g/L；(10)将步骤(9)所得的载体在150～250℃烘干1～2h，然后将载体在500～600℃焙烧3～4h，完成催化剂制备。进一步的，所述步骤(1)中的调节剂为乙酸或柠檬酸。进一步的，所述步骤(3)和(8)中的增稠剂为羟乙基纤维素或瓜尔胶。进一步的，所述步骤(6)中的可溶性碱土金属盐为乙酸钡或乙酸锶。进一步的，所述步骤(3)中的Rh溶液为硝酸铑溶液，其质量分数为5％～20％。进一步的，所述步骤(8)中的Pd溶液为硝酸钯溶液，其质量分数为5％～20％。本专利技术的有益效果：本专利技术制备方法简单，易于操作。通过在涂层中加入调节剂，改善了浆液的流变性，使催化剂背压得到显著下降，同时配合浆液增稠剂及涂覆高度的合理应用，提高了涂层的分散性，使催化剂在排气背压下降的同时依然保持住了较高的颗粒捕集率和气态污染物去除效率，此外碱土金属氧化物还起到了稳定Pd的作用，有效抑制了其高温烧结过程，进而提高了催化剂的抗热老化能力。附图说明图1是本专利技术汽油车颗粒捕集器催化剂的结构示意图。附图标记说明：1、载体；2、第一涂层；3、第二涂层。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1选用规格为Φ118.4mm*127mm，目数为300目，孔道壁厚为203.2μm，孔隙率为65％，平均孔径为20μm，体积为1.398L的壁流式蜂窝陶瓷载体。在载体1的一端先涂覆第一涂层2，第一涂层2的涂覆量为60g/L，涂层沿轴向的高度为载体高度的90％，Rh的负载量为3g/ft3。在载体1的另一端涂覆第二涂层3，第二涂层3的涂覆量为60g/L，涂层沿轴向的高度为载体1高度的90％，Pd的负载量为4g/ft3。涂层中所用的铈锆稀土复合氧化物中组分按质量百分数计为：20％的CeO2、75％的ZrO2、1％的La2O3和4％的Pr6O11。涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括载体（1），其特征是：还包括第一涂层（2）和第二涂层（3）；所述载体（1）的进气端内部孔道壁上涂覆有第一涂层（2），第一涂层（2）沿轴向的高度为载体高度的50%~90%；载体（1）的出气端内部孔道壁上涂覆有第二涂层（3），第二涂层（3）沿轴向的高度为载体高度的50%~90%；所述第一涂层（2）和第二涂层（3）的涂覆量均为30~60g/L；所述第一涂层（2）中负载有贵金属Rh，负载量为3~10g/ft3；第二涂层（3）中负载有贵金属Pd，负载量为4~20g/ft3。

【技术特征摘要】
1.一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括载体（1），其特征是：还包括第一涂层（2）和第二涂层（3）；所述载体（1）的进气端内部孔道壁上涂覆有第一涂层（2），第一涂层（2）沿轴向的高度为载体高度的50%~90%；载体（1）的出气端内部孔道壁上涂覆有第二涂层（3），第二涂层（3）沿轴向的高度为载体高度的50%~90%；所述第一涂层（2）和第二涂层（3）的涂覆量均为30~60g/L；所述第一涂层（2）中负载有贵金属Rh，负载量为3~10g/ft3；第二涂层（3）中负载有贵金属Pd，负载量为4~20g/ft3。2.如权利要求1所述汽油车颗粒捕集器催化剂，其特征是：所述载体（1）为壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，载体的目数为200~300目，孔道壁厚为152.4~254μm，孔隙率为62%~68%，平均孔径为15~25μm。3.如权利要求1所述汽油车颗粒捕集器催化剂，其特征是：所述第一涂层（2）包含铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物，所述铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物的质量比为2.3~4:1；所述第二涂层（3）包含铈锆稀土复合氧化物、镧铝复合氧化物和碱土金属氧化物，所述铈锆稀土复合氧化物、镧铝复合氧化物和碱土金属氧化物三者质量比依次为13~16:3~6:1。4.如权利要求3所述汽油车颗粒捕集器催化剂，其特征是：所述铈锆稀土复合氧化物中组分按质量百分数计为：20%~30%的CeO2、65%~75%的ZrO2、1%~2%的La2O3和4%~6%的Pr6O11、Nd2O3、Y2O2中的一种；所述镧铝复合氧化物中组分按质量百分数计为：3%~6%的La2O3和94%~97%的Al2O3；所述碱土金属氧化物为BaO或SrO。5.权利要求1-4之一所述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征是步骤如下：（1）将铈锆稀土复合氧化物和镧铝复合氧化物按质量比2.3~4:1依次加入到去离子水中，充分搅拌得到悬浊液，悬浊液中固体物质质量分数为30%~50%，随后加入相当于悬浊液质量1%~6%的调节剂并进行搅拌；（2）将步骤（1）所得悬浊液进行球磨，控制颗粒度D90小于5mm；（3）按第一涂层中贵金属Rh的负载量为3~10g/ft3，根据所用载体的大小计算出所需贵金...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亮，岳军，赵九洲，浦琦伟，蔡晓江，郝士杰，潘丞烨，毛冰斌，王卫东，王刚，贾莉伟，
申请(专利权)人：无锡威孚环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32