一种柴油车颗粒补集催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种柴油车颗粒补集催化剂及其制备方法，属于机动车尾气后处理技术领域。起括载体，所述载体为钛酸铝、碳化硅或者堇青石材质、具有非对称壁流式蜂窝状结构的整体载体，载体上涂覆有催化氧化碳颗粒和挥发性有机物的涂层材料，其涂层材料的涂覆量为1~50g/L。在涂层材料中，采用氧化铈和氧化铝作为贵金属Pt和Pd的负载基体，碱金属（钾、钠、锂等）作为化学和结构助剂。采用本发明专利技术制备的柴油车颗粒补集催化剂拥有更低有碳颗粒氧化平衡点温度，因为碱金属的存在，增大了碳颗粒与催化剂的接触率，催化剂催化燃烧碳颗粒活性增强。从而有效减少了颗粒物的排放，降低了C‑DPF使用过程中的背压，同时也有效降低了NOx的排放。本发明专利技术制备方法简单，步骤易于操作。

A Particle Recharge Catalyst for Diesel Vehicles and Its Preparation Method

The invention relates to a diesel vehicle particle replenishment catalyst and a preparation method thereof, belonging to the technical field of vehicle exhaust aftertreatment. The carrier is a monolithic carrier made of aluminium titanate, silicon carbide or cordierite and has an asymmetric wall-flow honeycomb structure. The carrier is coated with a coating material of catalytic carbon oxide particles and volatile organic compounds, and the coating amount of the coating material is 1-50g/L. Cerium oxide and alumina are used as loading substrates for precious metals Pt and Pd, and alkali metals (potassium, sodium, lithium, etc.) are used as chemical and structural additives in coating materials. The diesel vehicle particle replenishment catalyst prepared by the invention has lower oxidation equilibrium point temperature of carbon particles, because the presence of alkali metals increases the contact rate between carbon particles and catalyst, and the catalyst catalytic combustion activity of carbon particles is enhanced. Thus, the particulate matter emission is effectively reduced, the back pressure of C DPF in the use process is reduced, and the NOx emission is also effectively reduced. The preparation method of the invention is simple and the steps are easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种柴油车颗粒补集催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种柴油车颗粒补集催化剂(C-DPF)及其制备方法，属于机动车尾气后处理

技术介绍
随着经济的快速发展，汽车的使用量迅速增长，据环保部2016年年报显示，近年来我国一直是机动车产销第一大国。2015年，我国机动车持有量达到2.79亿辆，年增长率约14.7％。有关专家预言，至2020年，我国机动车持有量将达到2亿辆。尽管汽车的使用给人们的生活带来了巨大的方便，但是，汽车使用量增加所导致的环境污染问题也日益严重。近年来，雾霾、光化学烟雾等大气污染问题频繁发生，影响到人们衣食住行的方方面面，其中很大一部分原因来原自于机动车尾气的排放。为了改善环境，各地政府纷纷出台了一系列的政策法规来限制机动车尾气的排放。现在世界上实行的尾气排放标准主要有美国、欧洲和日本等三大体系。美国是全球最早施行机动车尾气排放法规的国家。目前在三大体系排放标准中，使用最为广泛的是欧洲的排放标准，其次是美国的排放标准，日本的排放法规由于它的独特性很少使用。中国机动车尾气的排放法规的制定主要是借鉴了欧洲国家的排放法规。对于柴油车而言，由于采用稀燃燃烧技术，燃料利用率高，动力性好，尾气中一氧化碳和碳氢化合物含量少；但是由于燃油与空气混合不均匀，导致氮氧化物和颗粒物排放较多，因此，为了使柴油车尾气的排放能够满足日益严格的排放法规，我们需要实行有效的方法控制污染物氮氧化物和颗粒物的排放。在国六阶段，针对柴油车颗粒物质量(PM)和颗粒物数量(PN)排放易超标的问题，将高性能的柴油车氧化催化剂(DOC)与非对称结构的微粒捕集器(DPF)技术相结合，实现颗粒物的高效捕集和有效再生，使国产柴油车PM排放控制关键技术水平达到国VI排放标准要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种柴油车颗粒补集催化剂(C-DPF)及其制备方法，制备的DPF催化剂拥有更低有碳颗粒氧化平衡点温度，因为碱金属的存在，增大了碳颗粒与催化剂的接触率，催化剂催化燃烧碳颗粒活性增强。从而有效减少了颗粒物的排放，降低了C-DPF中的背压，同时也有效降低了NOx的排放。按照本专利技术提供的技术方案，一种柴油车颗粒补集催化剂，包括载体和载体上涂覆的涂层；所述涂层包括催化氧化碳颗粒和挥发性有机物，其涂覆量为1～50g/L。所述载体为具有非对称壁流式蜂窝状结构的整体载体。所述载体材质为钛酸铝、碳化硅或堇青石。所述涂层中包括CeO2、Al2O3和碱金属氧化物。所述碱金属氧化物为钾、钠或锂的氧化物。还包括贵金属活性组分Pt和Pd。所述贵金属的用量为0～20g/ft3，Pt和Pd的质量比为1:5～5:1。所述柴油车颗粒补集催化剂的制备方法，步骤为：将首先将碱金属可溶盐的固化物溶于去离子水中，浸渍于CeO2上陈化后焙烧，随后将Al2O3和焙烧所的物质加入到去离子水中，搅拌均匀，缓慢加入Pd(NO3)2溶液和稀释后的Pt(NO3)2溶液中，充分混合后球磨，得到浆液；在载体上涂覆所得浆液，焙烧后即得柴油车颗粒补集催化剂。按重量份计步骤如下：(1)称取0.3～0.7份Al2O3、0.2～0.6份CeO2和0.05～0.2份碱金属可溶盐；称取Pt(NO3)2和Pd(NO3)2溶液，Pt和Pd的质量比为1:5～5:1，Pt和Pd的用量为0～20g/ft3；(2)将碱金属可溶盐的固化物溶于去离子水中，等体积浸渍于CeO2上，陈化24h；陈化后的材料100～150℃烘干3-8h、450～550℃焙烧1～5h；(3)将Al2O3和步骤(2)所得材料依次加入10-50份去离子水中，搅拌均匀，再缓慢加入Pd(NO3)2溶液，搅拌1～5h，得到浆液；(4)将Pt(NO3)2溶液用1.0mol/L柠檬酸溶液按重量比1：1～2稀释后，缓慢加入到步骤(3)得到的浆液中，搅拌、混合均匀；(5)将步骤(4)得到的浆液经过球磨机研磨，得到最终颗粒度D90为1～7μm的浆液；(6)将催化剂载体放置于涂覆腔处，按照涂覆量1～50g/L将步骤(5)得到的浆液涂覆在载体上；(7)涂覆完的催化剂载体经过100～150℃烘干3～8h将涂层中的水蒸发掉；(8)将烘干后的催化剂载体放入马弗炉中，450～550℃焙烧1～5h，而后冷却至室温，即得到柴油车颗粒补集催化剂。本专利技术的有益效果：本专利技术制备方法简单，步骤易于操作，载体上涂覆催化氧化碳颗粒和挥发性有机物的涂层材料，采用氧化铈和氧化铝作为贵金属Pt和Pd的负载基体，碱金属(钾、钠、锂等)作为化学和结构助剂。采用本专利技术制备的柴油车颗粒补集催化剂拥有更低有碳颗粒氧化平衡点温度，因为碱金属的存在，增大了碳颗粒与催化剂的接触率，催化剂催化燃烧碳颗粒活性增强。从而有效减少了颗粒物的排放，降低了C-DPF中的背压，同时也有效降低了NOx的排放。本专利技术中的不同之处在于先用碱金属改性氧化铈表面，有效提高了贵金属的分散度，同时由于Pt和Pd的共同使用，有利于合金的生成，提高催化剂的抗烧结能力，增强催化剂的耐久性能，对催化剂活性的提高有重要作用。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。以下三个实例中均采用直径为143.8mm，高为177.8mm的圆柱形非对称壁流式蜂窝状结构的整体载体，体积为2.888L，载体重量为2132-2140g。实施例1一种柴油车颗粒补集催化剂(C-DPF)的制备方法，包括如下步骤：(1)称取0.7重量份Al2O3、0.2重量份CeO2和0.1重量份碱金属可溶盐；称取Pt(NO3)2和Pd(NO3)2溶液，Pt和Pd的用量为20g/ft3，Pt和Pd的质量比为5:1；(2)将0.1重量份碱金属可溶盐的固化物溶于100ml去离子水中，等体积浸渍于0.2重量份CeO2粉体上，陈化24h；将上述材料烘干、焙烧，烘干温度为150℃，烘干时间为5h，焙烧温度为550℃，焙烧时间为2h；(3)将0.7重量份Al2O3和步骤(2)得到的材料依次加入1000ml去离子水中，搅拌均匀，再缓慢加入Pd(NO3)2溶液，搅拌2h，得到浆液；(4)将Pt(NO3)2溶液中用80mL1.0mol/L柠檬酸溶液稀释后，缓慢加入到步骤(3)得到的浆液中，搅拌、混合均匀；(5)将步骤(4)得到的浆液经过球磨机研磨，浆液最终颗粒度D90为3.0μm；(6)将催化剂载体放置于涂覆腔处，按照涂覆量15g/L进行涂覆，将步骤(5)得到的浆液涂覆在载体上；(7)涂覆完的催化剂载体在150℃下烘干5h，将涂层中的水蒸发掉；(8)将烘干后的催化剂载体放入马弗炉中，450℃焙烧2h，而后冷却至室温。实施例2一种柴油车颗粒补集催化剂(C-DPF)的制备方法，包括如下步骤：(1)称取0.5重量份Al2O3、0.45重量份CeO2和0.05重量份碱金属可溶盐；称取Pt(NO3)2和Pd(NO3)2溶液，Pt和Pd的用量为5g/ft3，Pt和Pd的质量比为4:1；(2)将0.05重量份碱金属可溶盐的固化物溶于225ml去离子水中，等体积浸渍于0.45重量份CeO2粉体上，陈化24h；将上述材料烘干、焙烧，烘干温度为150℃，烘干时间为5h，焙烧温度为550℃，焙烧时间为2h；(3)将0.5重量份Al2O3和步骤(2)得到的材料依次加入1000ml去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：包括载体和载体上涂覆的涂层；所述涂层包括催化氧化碳颗粒和挥发性有机物，其涂覆量为1~50g/L。

【技术特征摘要】
1.一种柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：包括载体和载体上涂覆的涂层；所述涂层包括催化氧化碳颗粒和挥发性有机物，其涂覆量为1~50g/L。2.如权利要求1所述柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：所述载体为具有非对称壁流式蜂窝状结构的整体载体。3.如权利要求1所述柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：所述载体材质为钛酸铝、碳化硅或堇青石。4.如权利要求1所述柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：所述涂层中包括CeO2、Al2O3和碱金属氧化物。5.如权利要求4所述柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：所述碱金属氧化物为钾、钠或锂的氧化物。6.如权利要求4所述柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：还包括贵金属活性组分Pt和Pd。7.如权利要求6所述柴油车颗粒补集催化剂，其特征是：所述贵金属的用量为0~20g/ft3，Pt和Pd的质量比为1:5~5:1。8.权利要求1-7之一所述柴油车颗粒补集催化剂的制备方法，其特征是：将首先将碱金属可溶盐的固化物溶于去离子水中，浸渍于CeO2上陈化后焙烧，随后将Al2O3和焙烧所的物质加入到去离子水中，搅拌均匀，缓慢加入Pd（NO3）2溶液和稀释后的Pt（NO3）2溶液中，充分混合后球磨，得到浆液；在载体上涂覆所得浆液，焙烧后即得柴油车颗粒补集催化剂。9.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝士杰，王刚，胡怡帆，毛冰斌，袁芳芳，王世峰，吴颖，蔡晓江，吕衍安，饶超，岳军，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