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金属蜂窝载体催化剂的制备方法技术

技术编号:2102896 阅读:181 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供一种金属蜂窝载体催化剂的制备方法,该方法制备的金属蜂窝载体催化剂的涂层不易脱落,起燃性能好,具有较高的三效催化剂活性,可同时净化排气中的CO、HC、NOx,有较宽的可操作窗口。该金属蜂窝载体催化剂的制备主要是以镍铬不锈钢蜂窝(简称为金属蜂窝载体)作为第一载体,活性氧化铝粉为第二载体,另外还添加少量稀土元素的氧化物如CeO↓[2]、La↓[2]O↓[3]、ZrO↓[2]、Y↓[2]O↓[3]作为促进剂和稳定剂;活性组分主要为PtO↓[2]或PdO或两种物质的组合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,应用于汽车尾气中的污染物处理领域。
技术介绍
随着我国经济的快速发展,机动车产业已成为我国经济的重要支柱之一,我国机动车的产量及保有量连年快速增加,但由于我国机动车生产水平仍然较低,加上城市道路建设跟不上机动车保有量的快速增长,造成许多城市车满为患,交通拥堵成为家常便饭,从而更加剧了机动车尾气的排放量,机动车排放污染物对城市污染率已越来越高,我国城市污染已有过去的煤烟型污染转变为以机动车排放为主的污染。目前许多城市“汽车灾难”已经形成,汽车尾气中的CO、HC、NOx等污染物质更是成为了城市大气污染的主要来源。随着人民环保意识的增强以及国家大力加强城市大气环境管理,机动车的排放标准日益严格,故对机动车冷启动排放(大部分排气管中排出的有害气体是在汽车冷启动的初期产生的)有了更高的要求,但由于陶瓷蜂窝载体催化剂在低温下对CO、HC及NOx的催化转化率较低,此时的排气污染物浓度非常高,成为机动车尾气污染治理的一个重要方面。至于陶瓷蜂窝载体催化剂的制备方法,主要是浸渍法、溶胶-凝胶法等。金属蜂窝载体由于具有热容小、冷车启动后升温快的优点,对机动车冷启动排放的污染物质有较好的净化效果,为此国外基本上采用金属蜂窝载体催化剂与陶瓷蜂窝载体催化剂相结合的复合型催化净化系统。现在我国机动车所使用的催化转化器大都采用国外进口,国外产催化反应器在我国的汽车行业已形成了相对垄断地位,成本较高,为了节约成本,开发具有国内自主知识产权的高性能机动车尾气催化净化器,我们开展了相关的金属蜂窝载体催化剂制备技术研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种,该方法制备的金属蜂窝载体催化剂的涂层不易脱落,起燃性能好,具有较高的三效催化剂活性,可同时净化排气中的CO、HC、NOx,并有较宽的可操作窗口。主要是以镍铬不锈钢蜂窝(简称为金属蜂窝载体)作为第一载体,活性氧化铝粉即γ-Al2O3为第二载体,另外还添加少量稀土元素的氧化物如CeO2、La2O3、ZrO2、Y2O3作为促进剂和稳定剂;活性组分主要为PtO2或PdO或两种物质的组合。本专利技术的目的是通过以下措施实现的,包括以下步骤a、处理镍铬不锈钢蜂窝作为第一载体,对该金属蜂窝载体进行预处理,即在300~400℃温度条件下焙烧1-3小时;b、制备粉末态催化剂依次将助剂、活性组份加入作为第二载体的活性氧化铝粉即γ-Al2O3中进行球磨,制成粉末态催化剂首先,加入占活性氧化铝粉总重10-20%的助剂,球磨3-7小时,其中助剂选中含有氧化铈与氧化镧,两者的重量比氧化铈∶氧化镧为(1.6~3)∶(0.4~1);其次,加入占活性氧化铝粉总重1-4%的活性组份,球磨3-7小时,其中活性组份为氧化铂或氧化钯或两者按氧化铂∶氧化钯为(2-3)∶1的重量比的组合;最后,得到粒度较细的含有助剂的粉末态催化剂;c、制备涂覆液将上述粉末态催化剂与水按为1∶(2-3.5)的重量比混合,充分搅拌使之混合均匀,并添加少量酸,控制浆液的pH值为3-4;将制得的浆液再球磨8-15小时,制得催化剂涂覆液;d、涂覆以浸渍的方式对金属蜂窝载体挂浆,挂浆完毕之后将金属蜂窝载体中多余的涂覆液去除,随后把涂覆好的金属蜂窝载体在100-300℃温度下均匀烘干,时间为20-40min,然后将金属蜂窝载体放入马弗炉中于300-500℃温度下焙烧20-40min,并保温20-40min;再次对金属蜂窝载体进行涂覆、烘干、焙烧,至少重复1-2遍;e、焙烧最后将载有催化剂涂覆液的金属蜂窝载体置于马弗炉中于350-650℃下焙烧2-7h,并保温8-15h。助剂中还含有氧化锆、氧化钇中的一种或两种,与氧化铈、氧化镧的比例关系氧化铈∶氧化镧∶氧化锆∶氧化钇为(1.6~3)∶(0.4~1)∶(0~1)∶(0~0.1)。活性组份中氧化铂和氧化钯是通过焙烧氯铂酸、氯化钯制得。调节pH值采用硝酸。活性氧化铝分子式为γ-Al2O3。金属蜂窝载体的孔密度200~400目,壁厚0.05~0.15mm,直径为30~200mm,长度为50~500mm;金属蜂窝载体由特殊的金属箔片卷成,内部均布大量的孔道,形状类似蜂窝体,故称为金属蜂窝载体(亦称金属箔片蜂窝载体)。金属蜂窝载体的抗热冲击性、抗振动性、起燃性和气体流动性较好,具有阻力小、接触均匀、不易破碎、冷车启动后热响应快等特点,但目前国内尚无采用金属蜂窝载体作为基体的催化剂,故我们开展了金属蜂窝载体催化剂的制备技术研究。汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化锆和氧化镧等的混合物为主,其中氧化铈是关键成份。由于氧化铈的氧化还原特性,有效地控制排放尾气的组分,Ce具有储氧功能,能在还原气氛中供氧,或在氧化气氛中耗氧,并能稳定催化剂表面上铂等的分散性。二氧化铈还在贵金属气氛中起稳定作用,以保持催化剂较高的催化活性。La在铂基催化剂中可替代铑,降低成本。在一定条件下,贵金属催化剂和稀土催化剂可以使以上三个反应同时进行,从而达到了同时净化CO、HC和NOx的目的。此外在催化剂载体中加入La、Ce、Y等稀土元素还能提高载体的高能、抗高温氧化性能。按照该制备方法所制备的催化剂具有如下优点(1)金属蜂窝载体与催化剂涂覆液之间的粘附性较好,涂层不易脱落;(2)低温催化性能好,具有较低的起燃温度;(3)耐高温性能好;(4)具有较高的三效催化剂活性,可同时净化排气中的CO、HC、NOx,有较宽的可操作窗口;(5)贵金属用量少,且不含铑,成本较低。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的阐述其中,活性氧化铝的分子式为γ-Al2O3、氧化铈的分子式为CeO2、氧化镧的分子式为La2O3、氧化锆的分子式为ZrO2、氧化钇的分子式为Y2O3,氧化铂的分子式为PtO2、氧化钯的分子式为PdO,氯铂酸的分子式为H2PtCl6·6H2O,氯化钯的分子式为PdCl2。实施例一选用镍铬不锈钢蜂窝金属载体,孔密度为200目,壁厚0.08mm,直径为50mm,长度为100mm。称取17gγ-Al2O3、2gCeO2、1g La2O3、0.5g ZrO2,混合后球磨5h;另取1gH2PtCl6·6H2O,在马弗炉中于400℃下焙烧2h,获得PtO2粉末,取0.5g PtO2粉末加入到球磨过的活性氧化铝粉中(含助剂),混合后球磨5h;加水55g,搅拌,并加入适量的硝酸调节浆液的PH值至3~4,再球磨12h,制成催化剂涂覆液。将金属蜂窝载体置于催化剂涂覆液中5min,然后取出,用真空抽气装置将载体中多余涂覆液去除,200℃下烘干30min,400℃下焙烧30min,保温30min,重复涂覆-烘干-焙烧过程2次,最后将载体载550℃下焙烧5h,并保温12h。由该配方制得催化剂简称为A。实施例二金属蜂窝载体的孔密度300目,壁厚0.1mm,直径为150mm,长度为300mm;称取17gγ-Al2O3、2.2gCeO2、0.86gLa2O3、0.6gZrO2以及0.059gY2O3,混合后球磨5h;另取1gH2PtCl6·6H2O,在马弗炉中于400℃下焙烧2h,获得PtO2粉末,取0.5g PtO2粉末加入到球磨过的活性氧化铝粉中(含助剂),混合后球磨5h;加水65g搅拌,并加入适量的硝酸调节浆液的PH值至3-4,再球本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属蜂窝载体催化剂的制备方法,包括以下步骤:a、处理:镍铬不锈钢蜂窝作为第一载体,对该金属蜂窝载体进行预处理,即在300~400℃温度条件下焙烧1-3小时;b、制备粉末态催化剂:依次将助剂、活性组份加入作为第二载体的活性氧化 铝粉即γ-Al↓[2]O↓[3]中进行球磨,制成粉末态催化剂:首先,加入占活性氧化铝粉总重10-20%的助剂,球磨3-7小时,其中助剂选中含有氧化铈与氧化镧,两者的重量比氧化铈∶氧化镧为(1.6~3)∶(0.4~1);其次, 加入占活性氧化铝粉总重1-4%的活性组分,球磨3-7小时,其中活性组份为氧化铂或氧化钯或两者按氧化铂∶氧化钯为(2-3)∶1的重量比的组合;最后,得到粒度较细的含有助剂的粉末态催化剂;c、制备涂覆液:将上述粉末态催化剂与水按 为1∶(2-3.5)的重量比混合,充分搅拌使之混合均匀,并添加少量酸,控制浆液的pH值为3-4;将制得的浆液再球磨8-15小时,制得催化剂涂覆液;d、涂覆:以浸渍的方式对金属蜂窝载体挂浆,挂浆完毕之后将金属蜂窝载体中多余的涂 覆液去除,随后把涂覆好的金属蜂窝载体在100-300℃温度下均匀烘干,时间为20-40min,然后将金属蜂窝载体放入马弗炉中于300-500℃温度下焙烧20-40min,并保温20-40min;再次对金属蜂窝载体进行涂覆、烘干、焙烧 ,至少重复1-2遍;e、焙烧:最后将载有催化剂涂覆液的金属蜂窝载体置于马弗炉中于350-650℃下焙烧2-7h,并保温8-15h。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陈泽智周玉香龚惠娟刘涛顾文萍匡蕾孙继辉黄铮刘加奇龚惠达
申请(专利权)人:南京大学
类型:发明
国别省市:84[中国|南京]

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