稀燃NOx捕集催化剂制造技术

一种稀燃NOx捕集催化剂，包括载体以及依次通过分层设置于其上的底层涂层、中层涂层和分区涂覆的表层涂层，底层涂层包括底层负载材料、至少一种贵金属和至少一种NOx吸附剂；中层涂层包括中层负载材料、至少一种贵金属和稀土元素；表层涂层包括：前区涂层和后区涂层，其中前区涂层与中层涂层相同，后区涂层包括：负载材料、贵金属Rh和稀土元素。本发明专利技术采用分层分区技术，以MgAlOx/Al2O3混合氧化物作载体，具有较低的Ba含量和较高的OSC含量，从而显著提高LNT催化剂低温和高温NOx转化效率，提高贵金属的利用率，降低催化剂的成本，在更宽的操作温度窗口下进行良好的NOx转化，NOx转化率提高。

【技术实现步骤摘要】
稀燃NOx捕集催化剂
本专利技术涉及的是一种催化剂领域的技术，具体是一种用于稀燃内燃机废气处理系统，尤其是用于汽车稀燃内燃机尾气处理的稀燃NOx捕集催化剂。
技术介绍
现有的稀燃发动机的废气处理系统采用稀燃NOx捕集催化剂(LNT)，控制发动机(其主要以稀燃模式运行)暂时以富燃模式运行，来提高废气中未燃烧的燃料成分的量。常规LNT催化剂包括NOx氧化催化剂、NOx还原催化剂和用于临时贮存或者捕获NOx的NOx贮存材料。LNT在周期性氧化和还原性废气条件下起作用，在大部分的发动机控制周期中以稀燃模式运行，在小部分的周期中以富燃模式运行。LNT需要使用PGM在发动机稀燃模式运行过程中及时有效地处理废气中的NOx、CO和HC，但PGM的价格十分昂贵。当前的LNT配方由于高PGM负载量价格昂贵，而且温度窗口窄，热稳定性有限。
技术实现思路
本专利技术针对现有LNT催化剂低温NOx转化效率低、热稳定性有限、贵金属利用率偏低而导致用量高的问题，提出一种稀燃NOx捕集催化剂，采用分层分区技术，以MgAlOx/Al2O3混合氧化物作载体，具有较低的Ba含量和较高的OSC含量，从而显著提高LNT催化剂低温和高温NOx转化效率，提高贵金属的利用率，降低催化剂的成本，在更宽的操作温度窗口下进行良好的NOx转化，NOx转化率提高。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种稀燃NOx捕集催化剂，包括载体以及依次通过分层设置于其上的底层涂层、中层涂层和分区涂覆的表层涂层，其中：底层涂层包括底层负载材料、至少一种贵金属和至少一种NOx吸附剂；中层涂层包括中层负载材料、至少一种贵金属和稀土元素；表层涂层包括：前区涂层和后区涂层，其中前区涂层与中层涂层相同，后区涂层包括：负载材料、贵金属Rh和稀土元素。所述的中层涂层和表层涂层中均不含碱土金属。所述的吸附剂为碱土元素、碱金属元素、稀土元素或其组合。所述的载体采用但不限于陶瓷蜂窝载体或金属蜂窝载体，优选采用堇青石，进一步优选采用具有氧化铝涂层的堇青石。本专利技术涉及一种制备上述稀燃NOx捕集催化剂的方法，先涂覆底层涂层，然后在底层涂层上涂覆中层涂层，最后在中层涂层上涂覆表层涂层。所述的底层涂层制备，包括以下步骤：步骤a1)用Mg盐溶液浸渗γ-氧化铝，经干燥煅烧后得到MgAlOx；步骤b1)用La、Ce、Ca、Sr、Zr、Pr或其混合的硝酸盐水溶液浸渗MgAlOx，经干燥煅烧后得到改性MgAlOx；步骤c1)分别用Mg、Ca、Sr或Ba或其混合的硝酸盐水溶液，再次浸渗改性MgAlOx，经干燥煅烧后得到涂层组分金属氧化物；步骤d1)将γ-氧化铝或步骤c1)制备得到的涂层组分金属氧化物、铂族贵金属、NOx吸附剂、储氧材料、过渡金属氧化物、粘结剂中的一种或几种在溶剂中研磨成初级浆料A1；步骤e1)将初级浆料A1的pH值降低至3-3.5，得到浆料B1；步骤f1)将浆料B1磨碎后涂覆在载体上，制成涂层后干燥并煅烧得到。所述的中层涂层制备，包括以下步骤：步骤a2)用La、Ce、Ca、Sr、Zr、Pr或其混合的硝酸盐水溶液浸渗γ-氧化铝，经干燥煅烧后制备得到改性γ-氧化铝；步骤b2)将步骤a2)制备得到的改性γ-氧化铝、铂族贵金属、储氧材料、过渡金属氧化物、粘结剂中的一种或几种在溶剂中研磨成初级浆料A2；步骤c2)将初级浆料A2的pH值降低至3.5-4.5，得到浆料B2；步骤d2)将浆料B2磨碎后涂覆在底层涂层上，制成涂层后在干燥并煅烧得到。所述的前区表层涂层制备，采用中层涂层浆料涂覆在前区的中层涂层上，制成涂层后干燥煅烧得到。所述的后区表层涂层制备，包括以下步骤：步骤a3)用La、Ce、Ca、Sr、Zr、Pr或其混合的硝酸盐水溶液浸渗γ-氧化铝，经干燥煅烧，制备得到改性γ-氧化铝；步骤b3)将步骤a3)制备得到的改性γ-氧化铝、铂族贵金属、储氧材料、过渡金属氧化物、粘结剂中的一种或几种在溶剂中研磨成初级浆料A3；步骤c3)将初级浆料A3的pH值降低至3.5-4.5，得到浆料B3；步骤d3)浆料B3磨碎后涂覆在后区中层涂层上，制成涂层后干燥并煅烧得到。技术效果与现有技术相比，本专利技术涂层结构，各涂层配方优化储氧材料、碱土元素、贵金属的种类、含量及比例。与目前的生产技术相比，本专利技术中LNT催化剂采用MgAlOx/Al2O3混合氧化物作载体，具有较低的Ba含量和较高的OSC含量，以提高低温性能和高温性能，提高LNT催化剂NOx转化效率，提高了贵金属的利用率，降低了催化剂的成本，在更宽的操作温度窗口下进行良好的NOx转化，NOx转化率提高。附图说明图1为本专利技术稀燃NOx捕集催化剂实施例6的剖面图；图2为本专利技术稀燃NOx捕集催化剂实施例6的俯视图；图3为本专利技术实施例、比较例和参比例的催化剂上NO的转化率对比。具体实施方式本实施例涉及一种LNT催化剂的制备方法，通过先涂覆底层涂层，然后在底层涂层上涂覆中层涂层，最后在中层涂层上涂覆表层涂层。所述的底层涂层制备，包括以下步骤：步骤a1)用Mg盐溶液，优选硝酸盐水溶液浸渗γ-氧化铝，在80℃-120℃环境下干燥2-10h，然后在600-1000℃环境下煅烧1-8h，制备MgAlOx。所述的浸渗，优选采用等体积浸渍法，浸渍溶液浓度为0.05-0.5mol/L，优选0.1mol/L。对于含量较高的样品，需要连续浸渍。所述的煅烧，优选100℃下干燥8h，进一步在900℃煅烧2h。步骤b1)用La、Ce、Ca、Sr、Zr、Pr或其混合的硝酸盐水溶液浸渗a1)制备得到的MgAlOx，在80℃-120℃环境下干燥2-10h，然后在600-1000℃环境下煅烧1-8h，制备得到改性MgAlOx；所述的二次浸渗，优选采用等体积浸渍法，浸渍溶液浓度为0.05-1mol/L，优选0.5mol/L。对于含量较高的样品，需要连续浸渍。所述的二次煅烧，优选100℃下干燥8h，进一步在900℃煅烧2h。步骤c1)分别用Mg、Ca、Sr或Ba或其混合的硝酸盐水溶液再次浸渗步骤b1)制备得到的改性MgAlOx，在80℃-120℃环境下干燥2-10h，然后在600-1000℃环境下二次煅烧1-8h制备得到涂层组分金属氧化物。所述的三次浸渗的参数要求为浸渍溶液浓度为0.05-2mol/L，优选1mol/L。对于含量较高的样品，需要连续浸渍。所述的三次煅烧，优选100℃下干燥8h，进一步在900℃煅烧2h。步骤d1)将γ-氧化铝或步骤c1)制备得到的涂层组分金属氧化物、铂族贵金属、NOx吸附剂、储氧材料、过渡金属氧化物、粘结剂在溶剂中研磨成初级浆料A1。所述的溶剂为：水所述的底层涂层成分具体为：步骤c1)制备得到的高表面积金属氧化物改性MgAlOx(0-40％)、铂族贵金属Pt/Pd(2.65-4.24g/L)、NOx吸附剂BaO(10-20％)、储氧材料(5-40％)、过渡金属氧化物(1-10％)和粘结剂氧化铝(1-5％)，其余为涂层材料γ-氧化铝。步骤e1)将步骤d1)制备得到的浆料A1的pH值为3-7，优选通过向该浆料中加入微量无机酸或有机酸，如硝酸或醋酸以降低pH值至3.5-4.5，得到浆料B1。步骤f1)将步骤e1)制备得到的浆料B1磨碎后涂覆在载体(例如蜂窝流通载体)上，制成涂层后在80℃-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀燃NOx捕集催化剂，其特征在于，包括：载体以及依次通过分层设置于其上的底层涂层、中层涂层和分区涂覆的表层涂层，其中：底层涂层包括底层负载材料、至少一种贵金属和至少一种NOx吸附剂；中层涂层包括中层负载材料、至少一种贵金属和稀土元素；表层涂层包括：前区涂层和后区涂层，其中前区涂层与中层涂层相同，后区涂层包括：负载材料、贵金属Rh和稀土元素；所述的中层涂层和表层涂层中均不含碱土金属。

【技术特征摘要】
1.一种稀燃NOx捕集催化剂，其特征在于，包括：载体以及依次通过分层设置于其上的底层涂层、中层涂层和分区涂覆的表层涂层，其中：底层涂层包括底层负载材料、至少一种贵金属和至少一种NOx吸附剂；中层涂层包括中层负载材料、至少一种贵金属和稀土元素；表层涂层包括：前区涂层和后区涂层，其中前区涂层与中层涂层相同，后区涂层包括：负载材料、贵金属Rh和稀土元素；所述的中层涂层和表层涂层中均不含碱土金属。2.根据权利要求1所述的稀燃NOx捕集催化剂，其特征是，所述的吸附剂为碱土元素、碱金属元素、稀土元素或其组合。3.根据权利要求1所述的稀燃NOx捕集催化剂，其特征是，所述的载体具有氧化铝涂层的堇青石。4.一种根据上述任一权利要求所述的稀燃NOx捕集催化剂的制备方法，其特征在于，先涂覆底层涂层，然后在底层涂层上涂覆中层涂层，最后在中层涂层上涂覆表层涂层。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是，所述的底层涂层制备，包括以下步骤：步骤a1)用Mg盐溶液浸渗γ-氧化铝，经干燥煅烧后得到MgAlOx；步骤b1)用La、Ce、Ca、Sr、Zr、Pr或其混合的硝酸盐水溶液浸渗MgAlOx，经干燥煅烧后得到改性MgAlOx；步骤c1)分别用Mg、Ca、Sr或Ba或其混合的硝酸盐水溶液再次浸渗改性MgAlOx，经干燥煅烧后得到涂层组分金属氧化物；步骤d1)将γ-氧化铝或步骤c1)制备得到的涂层组分金属氧化物、铂族贵金属、NOx吸附剂、储氧材料、过渡金属氧化物、粘结剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜瑞霞，
申请(专利权)人：上海歌地催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31