一种具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法及其催化剂技术

本发明专利技术公开了一种具有高CO净化能力的三效催化剂的制备方法及其制备的催化剂。包括：采用改进的沉淀法制备铈锆铝基复合催化材料，第一涂层制备，第二涂层制备；其中，第一涂层包括铈锆铝基材料、铈锆基材料、氧化铝和金属钯，第二涂层包括铈锆铝基材料、铈锆基材料、氧化铝材料和硝酸铑、硝酸钯。本发明专利技术将铈锆基组分引入氧化铝材料中得铈锆铝基复合催化材料，将其与传统的铈锆基材料和氧化铝材料搭配使用，可以提高传统的三效催化剂净化CO的能力，同时可以很好的保持HC和NOx净化能力，在整车WLTC排放中展现了优异的CO减排效果。

Preparation and Catalyst of a Three-way Catalyst with High CO Purification Ability

The invention discloses a preparation method of a three-way catalyst with high CO purification capacity and a catalyst prepared therefrom. The first coating includes cerium-zirconium-aluminium based composite catalytic materials, cerium-zirconium-aluminium based materials, cerium-zirconium based materials, alumina and metal palladium, and the second coating includes cerium-zirconium-aluminium based materials, cerium-zirconium based materials, alumina materials, rhodium nitrate and palladium nitrate. The invention introduces cerium-zirconium-based component into alumina material to obtain cerium-zirconium-aluminium composite catalytic material, and uses it in combination with traditional cerium-zirconium-based material and alumina material, which can improve the ability of traditional three-way catalyst to purify CO, while maintaining the ability of HC and NOx purification, and shows excellent CO emission reduction effect in vehicle WLTC emissions.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法及其催化剂
本专利技术涉及具有高CO净化能力的三效催化剂，属于汽车催化剂制备

技术介绍
汽油机尾气污染物排放已经成为中国城市污染的主要来源之一，汽油机发动机排放尾气的气体污染物主要含有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)等。为了有效控制汽油机气体污染物排放，一般采用三效催化剂(TWC)。TWC的活性组分主要是Pd和Rh，贵金属载体材料主要是铈锆基催化材料(即含氧化铈和氧化锆的催化材料)和氧化铝基催化材料(即含氧化铝的催化材料)。其中Pd主要氧化CO和HC，Rh主要还原NOx。随着人们对环境要求越来越高，中国汽油车排放法规也逐步加严。2016年，中国出台了世界上最严格的轻型车排放标准，即“18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)”，并计划2020年在全国范围执行。第六阶段排放法规和之前的第五阶段排放法规比较，CO、HC和NOx限值都大幅度下降。对于一部分汽油车商用市场，如卡车和校车等，为了节约成本，提高经济效益，在实际使用中会经常发生载货量大、发动机负荷大的情况。也有一部分汽油机乘用车市场，为了追求动力性，在标定策略上，可能出现某些加速段偏浓的情况。以上几种典型车型，在加速段或高速段，发动机CO排放常常较高，导致催化剂转化CO的速率和效率不足。因此急需提高TWC催化剂涂层净化CO的能力，才能满足国6排放标准。鉴于CO主要靠Pd氧化，故提高催化剂中Pd活性组分氧化CO的能力是TWC催化剂改进的关键。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术的不足公开了一种具有高CO净化能力的三效催化剂的制备方法及其制备的催化剂。本专利技术目的是提供一种CO排放更低、满足国6排放标准的汽油机发动机尾气催化剂及其制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法，包括以下步骤：(1)采用改进的沉淀法制备铈锆铝基复合催化材料，第一步，取氧化铝前驱体，60-150℃1-12h干燥，200-400℃预处理温度下处理1-300min，得预处理材料。第二步，所得预处理材料置于容器中搅拌。另取至少含铈的稀土氧化物、含锆氧化物的胶体溶液，胶体溶液浓度是氧化物质量分数32wt％，搅拌下加入到预处理材料中，继续搅拌1-60min。向其中加入氨水溶液，浓度25wt％，使得pH＝4-10。继续搅拌0.5-10h。60-150℃1-12h干燥，500-600℃焙烧1-10h，高温焙烧1-10h，得铈锆铝基复合催化材料。采用以上方法，改变氧化铝和铈锆组分及含量可以得到不同的铈锆铝基复合催化材料；(2)第一涂层制备，将铈锆铝基复合催化材料、第一铈锆基催化材料和第一氧化铝基催化材料混合，然后加入铝溶胶(占浆料含量的1-5％)和去离子水，球磨搅拌5-30min；加入硝酸钯溶液，球磨搅拌10-60min，制备得到第一涂层浆料，控制浆料的粒度D50不高于10μm，固含量为30-50wt％；将第一涂层浆料涂覆到载体上，控制催化剂涂覆量；将带有第一涂层浆料的催化剂在马弗炉中90-150℃干燥3-10h，然后在马弗炉中500-600℃焙烧1-4h得到含第一涂层的催化剂；(3)第二涂层制备，将铈锆铝基复合催化材料、第二铈锆基催化材料和第二氧化铝基催化材料混合，然后加入铝溶胶(占浆料含量的1-5％)和去离子水，球磨搅拌5-30min；依次加入硝酸铑、硝酸钯溶液，至少加入硝酸铑溶液，球磨搅拌10-60min，制备得到涂层浆料，控制浆料的粒度D50不高于5μm，固含量为30-50wt％；将第二涂层浆料涂覆到含第一涂层的催化剂上，控制催化剂涂覆量；将带有第一涂层和第二涂层浆料的催化剂在马弗炉中90-150℃干燥3-10h，然后在马弗炉中500-600℃焙烧1-4h得到最终的催化剂。所述步骤(1)中氧化铝前驱体可含有羟基、醇基、氧基、碳酸根或者碳酸氢根等。氧化铝前驱体具体可以为拟薄水铝石或氢氧化铝等。所述步骤(1)中铈锆铝基复合催化材料的焙烧温度为850-1100℃，特别地为900-1000℃。所述步骤(2)中铈锆铝基复合催化材料的组成为CeO25-30wt％、ZrO20-30wt％和Al2O340-95wt％，另外可以含有其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、Nd2O3、Pr6O11、BaO或SrO中的一种或几种，含量0-10wt％。所述步骤(2)中铈锆基复合催化材料的组成还可以为CeO220-80wt％、ZrO210-70wt％和其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、Nd2O3、Pr6O11、BaO或SrO中的一种或几种，含量5-20wt％。所述步骤(2)中第一氧化铝基复合催化材料的组成为Al2O370-100wt％，另外可以含有其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、ZrO2、Nd2O3、Pr6O11、BaO或SrO中一种或几种，含量0-30wt％。所述步骤(2)中的硝酸钯的钯含量为1-200g/ft3。所述步骤(2)中铈锆铝基复合催化材料的涂覆量为10-150g/L。所述步骤(2)中第一铈锆基催化材料的涂覆量为10-150g/L。所述步骤(2)中第一氧化铝基催化材料的涂覆量为10-150g/L。所述步骤(3)中铈锆铝基复合催化材料的组成为CeO25-30wt％、ZrO20-30wt％和Al2O340-95wt％，另外可以含有其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、Nd2O3、Pr6O11、BaO或SrO一种或几种，含量1-10wt％。所述步骤(3)中第二铈锆基催化材料的组成为CeO220-80wt％、ZrO210-70wt％和其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、Nd2O3、Pr6O11、BaO或SrO等)5-20wt％。所述步骤(3)中第二氧化铝基催化材料的组成为Al2O370-100wt％，另外可以含有其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、ZrO2、Nd2O3、Pr6O11、BaO或SrO中一种或几种，含量0-30wt％。所述步骤(3)中铈锆铝基复合催化材料的涂覆量为0-150g/L。所述步骤(3)中第二铈锆基催化材料的涂覆量为10-150g/L。所述步骤(3)中第二氧化铝基催化材料的涂覆量为10-150g/L。所述步骤(3)中的硝酸钯的钯含量为0-200g/ft3。所述步骤(3)中的硝酸铑的铑含量为1-50g/ft3。本专利技术载体可以采用堇青石载体。现有TWC技术中，涂层中的催化材料主要是铈锆基催化材料和氧化铝基催化材料的微米混合体。用于CO氧化的动态储氧量主要来自于含贵金属的铈锆基催化材料组分，但是因为铈锆基催化材料的耐久性存在风险，故经过老化后会发生贵金属烧结。氧化铝基催化材料主要用于提高贵金属的分散能力，但其储氧量非常有限。另外，因为铈锆基催化剂材料和氧化铝基催化材料为微米混合体，二者之间微观距离较长，负载在其上的贵金属之间难以充分发挥协同作用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术将铈锆基组分引入氧化铝基催化材料中得铈锆铝基复合催化材料，将其与传统的铈锆基催化材料和氧化铝基催化材料搭配使用，可以提高传统的三效催化剂净化CO的能力，同时可以很好的保持HC和NOx净化能力，在整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备铈锆铝基复合催化材料，取氧化铝前驱体，60‑150℃1‑12h干燥，200‑400℃温度下处理1‑300min，得预处理材料；所得预处理材料置于容器中搅拌，另取至少含铈的稀土氧化物、含锆氧化物的胶体溶液，胶体溶液中含氧化物32wt％，搅拌下加入到预处理材料中，继续搅拌1‑60min；向其中加入氨水溶液，氨水浓度25wt％，调节pH＝4‑10；继续搅拌0.5‑10h；60‑150℃1‑12h干燥，500‑600℃焙烧1‑10h，高温焙烧1‑10h，得铈锆铝基复合催化材料；(2)第一涂层制备，将铈锆铝基复合催化材料、第一铈锆基催化材料和第一氧化铝基催化材料混合，然后加入占浆料含量的1‑5wt％的铝溶胶和去离子水，球磨搅拌5‑30min；加入硝酸钯溶液，球磨搅拌10‑60min，制备得到第一涂层浆料，控制浆料的粒度D50不高于10μm，固含量为30‑50wt％；将第一涂层浆料涂覆到载体上，控制催化剂涂覆量；将带有第一涂层浆料的催化剂在马弗炉中90‑150℃干燥3‑10h，然后在马弗炉中500‑600℃焙烧1‑4h得到含第一涂层的催化剂；(3)第二涂层制备，将铈锆铝基复合催化材料、第二铈锆基催化材料和第二氧化铝基催化材料混合，然后加入占浆料含量的1‑5wt％的铝溶胶和去离子水，球磨搅拌5‑30min；依次加入硝酸铑、硝酸钯溶液，至少加入硝酸铑溶液，球磨搅拌10‑60min，制备得到涂层浆料，控制浆料的粒度D50不高于5μm，固含量为30‑50wt％；将第二涂层浆料涂覆到含第一涂层的催化剂上，控制催化剂涂覆量；将有第一涂层和第二涂层浆料的催化剂在马弗炉中90‑150℃干燥3‑10h，然后在马弗炉中500‑600℃焙烧1‑4h得到制备的催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备铈锆铝基复合催化材料，取氧化铝前驱体，60-150℃1-12h干燥，200-400℃温度下处理1-300min，得预处理材料；所得预处理材料置于容器中搅拌，另取至少含铈的稀土氧化物、含锆氧化物的胶体溶液，胶体溶液中含氧化物32wt％，搅拌下加入到预处理材料中，继续搅拌1-60min；向其中加入氨水溶液，氨水浓度25wt％，调节pH＝4-10；继续搅拌0.5-10h；60-150℃1-12h干燥，500-600℃焙烧1-10h，高温焙烧1-10h，得铈锆铝基复合催化材料；(2)第一涂层制备，将铈锆铝基复合催化材料、第一铈锆基催化材料和第一氧化铝基催化材料混合，然后加入占浆料含量的1-5wt％的铝溶胶和去离子水，球磨搅拌5-30min；加入硝酸钯溶液，球磨搅拌10-60min，制备得到第一涂层浆料，控制浆料的粒度D50不高于10μm，固含量为30-50wt％；将第一涂层浆料涂覆到载体上，控制催化剂涂覆量；将带有第一涂层浆料的催化剂在马弗炉中90-150℃干燥3-10h，然后在马弗炉中500-600℃焙烧1-4h得到含第一涂层的催化剂；(3)第二涂层制备，将铈锆铝基复合催化材料、第二铈锆基催化材料和第二氧化铝基催化材料混合，然后加入占浆料含量的1-5wt％的铝溶胶和去离子水，球磨搅拌5-30min；依次加入硝酸铑、硝酸钯溶液，至少加入硝酸铑溶液，球磨搅拌10-60min，制备得到涂层浆料，控制浆料的粒度D50不高于5μm，固含量为30-50wt％；将第二涂层浆料涂覆到含第一涂层的催化剂上，控制催化剂涂覆量；将有第一涂层和第二涂层浆料的催化剂在马弗炉中90-150℃干燥3-10h，然后在马弗炉中500-600℃焙烧1-4h得到制备的催化剂。2.根据权利要求1所述具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法，其特征在于：步骤(1)中氧化铝前驱体含有羟基、醇基、氧基、碳酸根或者碳酸氢根。3.根据权利要求1所述具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法，其特征在于：步骤(1)中铈锆铝基复合催化材料的高温焙烧温度为850-1100℃，或900-1000℃。4.根据权利要求1所述具有高CO净化能力的三效催化剂制备方法，其特征在于：步骤(2)中铈锆铝基复合催化材料的组成为CeO25-30wt％、ZrO20-30wt％、Al2O340-95wt％和其它氧化物，其它氧化物包括Y2O3、La2O3、Nd2O3、Pr6O11、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈山虎，李大成，兰丽，王金凤，黄超谋，叶辉，杨兰，刘屿剑，张锋，杨怡，程永香，董银华，颜意，王云，李云，陈启章，
申请(专利权)人：中自环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51