一种涂层材料催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种涂层材料催化剂及其制备方法和应用，涉及DPF催化剂领域，本发明专利技术公开了使用镧镨改性氧化铝作为载体，负载碱金属、过渡金属和贵金属作为主催化剂和催化助剂，通过采用注射滴加的方式将碱金属负载于氧化铝上，以闪蒸的方式进行快速干燥，再经回转煅烧炉进行高温焙烧，最后负载上过渡金属和贵金属作为主催化剂，从而获得一款高效氧化涂层材料，涂敷于堇青石材料或碳化硅材料的颗粒捕集器DPF上，来大幅提升DPF氧化碳烟的转化效率。本发明专利技术能够解决现有技术中涂层材料催化剂再生效率较低、再生里程较短、再生温度较高以及生产成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种涂层材料催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及DPF催化剂领域，尤其涉及一种涂层材料催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
适用于治理道路国六柴油机车型、非道路四阶段车型汽车尾气污染物PM的DPF催化剂，在柴油机汽车废气处理装置中使用颗粒捕集器作为收集过滤碳烟的装置，将专利技术的高效氧化涂层涂敷于DPF的进气端壁面上，通过发动机废气自带的温度对DPF进行加热，从而使高效氧化涂层可以在各温度区间下来氧化捕集的碳烟，从而消耗掉DPF内部的黑烟，使DPF可以长时间循环使用。柴油机尾气中含有大量的污染物，其中关键是如何减少PM。PM即炭烟，炭烟是柴油发动机燃料燃烧不完全的产物，其内含有大量的黑色炭颗粒；不是纯粹的碳，而是一种聚合物，其主要成分随柴油机负荷不同稍有改变，一般含C85-95%，O4-8%及少量的H和灰分。也有人认为碳烟是石墨结晶，由直径0.05μm左右微粒聚成0.1-10μm的多孔性碳粒构成。目前市场上的涂层材料对于碳烟的氧化效率表现为以下两点：一是，涂层转化效率不高，导致DPF的再生里程过短，一般道路车在500公里左右就就触发主动再生，且需要较高温度（600℃以上）；二是，价格高昂，贵金属上载量需要达到5-10g/cft以上。人们渴望有被动再生效率高、再生里程长且价格低廉的催化剂，同时其制作方法和工艺条件比较简化，来制备DPF催化剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种涂层材料催化剂及其制备方法和应用，解决现有技术中涂层材料催化剂再生效率较低、再生里程较短、再生温度较高以及生产成本较高的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种涂层材料催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将镧镨改性氧化铝材料加入去离子水，控制最终固含量为20-30%，添加过程中控制溶液PH为3.8-4.2；然后将碱溶液通过蠕动泵注射滴加添加进氧化铝浆料，控制滴加时间为60-90分钟，过程中通过硝酸来调节浆料液的PH值维持在3.8-4.2之间，控制搅拌时间为3.0-5.0h，形成混合溶液A，所述镧镨改性氧化铝材料中氧化镧氧化镨质量占比为1.0%-4.0%，其表面积满足在老化条件为1000℃的情况下热老化4h后测试值不小于150m2/g，所述碱溶液为Na、Cs、Ba、K、Li、Mg中任意一种或几种的碳酸盐溶液，所述碳酸盐溶液中的碳酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的质量比为1:8-1:9；S2：将混合溶液A通过喷雾闪蒸干燥机在100℃-150℃进行干燥，干燥过程中控制进料速率使干燥效率为95%-98%，得到粉体B；S3：将粉体B通过回转煅烧炉进行高温煅烧，以5℃/min的程序升温速率，最终温度控制在900℃-1000℃下保温4.0h-6.0h,煅烧过程中补充空气进行气氛保护；S4：将煅烧好的粉体通过湿法研磨配制成浆液C，控制所述浆液C中的检测颗粒度D50为2.5-3.0μm；S5：将过渡金属硝酸盐、贵金属硝酸盐在去离子水中混合后通过蠕动泵注射进浆液C中，控制滴加时间为60-90分钟，过程中通过氨水来调节浆料液的PH值维持在3.8-4.2之间，控制搅拌时间为1.0-2.0h，得到浆液D，所述过渡金属硝酸盐为Cu、Co、Mn、Fe、V、Sn、Ni、W中任意一种或几种，过渡金属硝酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的物质的量之比为0.03-0.06，所述贵金属硝酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的物质的量之比为0.005-0.01；S6：控制浆液D的固含量为10%-14%，添加一水薄铝石粉体，再添加羟甲基纤维素，搅拌30-60分钟，得到浆料E，所述一水薄铝石粉体与浆液D中的氧化铝的质量比为1:100-2:100，所述羟甲基纤维素与浆液D中的氧化铝的质量比为4：100-6：100；S7：选择NGK300-10的碳化硅非对称结构的半通透载体或NGK300-9的堇青石非对称结构的半通透载体，选择半边进气端涂敷，上载量控制在15-20g/L，再经过烘干焙烧，制得催化剂半成品F；S8：将催化剂半成品F进行水热老化处理，处理条件为800℃，20h，水热老化处理中水与催化剂半成品F的质量比为1:10，制得催化剂半成品G；S9：将催化剂半成品G进行硫毒化处理，处理条件为SO2200ppm，O210%，H2O10%，温度为250℃，时间为16h，制得催化剂成品H。进一步地，所述步骤S1中所选用镧镨改性氧化铝的前驱体为镧镨铝共同结构，镧镨改性氧化铝的前驱体的成型焙烧温度不小于950℃，时间不低少于5.0h，且控制杂质含量不大于1.0%。进一步地，所述步骤S1中的碱溶液为Na、Cs、Ba、K、Li、Mg中的至少两种的碳酸盐溶液。进一步地，所述步骤S1中的碳酸盐溶液中的碳酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的质量比为1:8.5-1:9。进一步地，所述步骤S1中，先将去离子水加入反应釜中，控制加热温度为40-60℃，然后再将镧改性氧化铝粉体加入去离子水，过程中PH维持在3.9-4.1，温度维持在40-60℃。进一步地，所述步骤S2中，喷雾闪蒸干燥机使用实验室型喷雾干燥设备，功率为4.0kw，进风温度为120-150℃，水蒸发量为1.0-1.5kg/h。进一步地，所述步骤S3中，高温煅烧时，先升温至200℃，维持1.0h不变，蒸发掉结合水，再升温至600℃，维持2.0h不变，进行预焙烧工序。然后升温至950-1000℃，维持4.0-5.0h不变。进一步地，所述步骤S4中湿法研磨时，采用卧式砂磨机进行研磨，采用粒径为1.0-1.2mm的氧化锆珠，研磨腔体积为0.5L，锆珠填充量为总体积的70-75%，功率为2.2kw。进一步地，所述步骤S4中，采用激光粒度分析仪进行粒度检测分析，测试过程中选择1.544的折射率，颗粒添加量为13-15%的遮光率，采用超声波进行分散，分散时间为三分钟。进一步地，所述步骤S5中，先将硝酸铁加入去离子水中，再将硝酸镍加入去离子水中，然后将硝酸铂加入去离子水中。进一步地，所述步骤S5中，搅拌时间为60-70min。进一步地，所述步骤S6中，控制浆液D的固含量为10%，一水薄铝石与分子筛的质量比为1:100，纤维素与分子筛的质量比为6:100。进一步地，所述步骤S7中，涂覆采用下给料方式进行且单边进气端给料，烘干温度为100-120℃，焙烧温度为600-650℃。本专利技术还提供了一种涂层材料催化剂，所述涂层材料催化剂由上述任意一种涂层材料催化剂的制备方法制备得到。本专利技术还提供了一种涂层材料催化剂的应用，将上述的使用于DPF上快速氧化碳烟的涂层材料催化剂应用于国六柴油机车型和非道路四阶段车型尾气中碳烟的净化。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所述制备方法制备的涂层材料催化剂再生效率较高、再生里程较长、再生温度较低以及生产成本较低。该涂层材料催化剂的主要优势在于同时具有很好的对于碳烟被动再生能力和很好的耐硫稳定性。该涂层材料催化剂具有强的水热老化性能，具有尖晶石结构的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂层材料催化剂的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：/nS1：将镧镨改性氧化铝材料加入去离子水，控制最终固含量为20-30%，添加过程中控制溶液PH为3.8-4.2；然后将碱溶液通过蠕动泵注射滴加添加进氧化铝浆料，控制滴加时间为60-90分钟，过程中通过硝酸来调节浆料液的PH值维持在3.8-4.2之间，控制搅拌时间为3.0-5.0h，形成混合溶液A，所述镧镨改性氧化铝材料中氧化镧氧化镨质量占比为1.0%-4.0%，其表面积满足在老化条件为1000℃的情况下热老化4h后测试值不小于150 m

【技术特征摘要】
1.一种涂层材料催化剂的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1：将镧镨改性氧化铝材料加入去离子水，控制最终固含量为20-30%，添加过程中控制溶液PH为3.8-4.2；然后将碱溶液通过蠕动泵注射滴加添加进氧化铝浆料，控制滴加时间为60-90分钟，过程中通过硝酸来调节浆料液的PH值维持在3.8-4.2之间，控制搅拌时间为3.0-5.0h，形成混合溶液A，所述镧镨改性氧化铝材料中氧化镧氧化镨质量占比为1.0%-4.0%，其表面积满足在老化条件为1000℃的情况下热老化4h后测试值不小于150m2/g，所述碱溶液为Na、Cs、Ba、K、Li、Mg中任意一种或几种的碳酸盐溶液，所述碳酸盐溶液中的碳酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的质量比为1:8-1:9；
S2：将混合溶液A通过喷雾闪蒸干燥机在100℃-150℃进行干燥，干燥过程中控制进料速率使干燥效率为95%-98%，得到粉体B；
S3：将粉体B通过回转煅烧炉进行高温煅烧，以5℃/min的程序升温速率，最终温度控制在900℃-1000℃下保温4.0h-6.0h,煅烧过程中补充空气进行气氛保护；
S4：将煅烧好的粉体通过湿法研磨配制成浆液C，控制所述浆液C中的检测颗粒度D50为2.5-3.0μm；
S5：将过渡金属硝酸盐、贵金属硝酸盐在去离子水中混合后通过蠕动泵注射进浆液C中，控制滴加时间为60-90分钟，过程中通过氨水来调节浆料液的PH值维持在3.8-4.2之间，控制搅拌时间为1.0-2.0h，得到浆液D，所述过渡金属硝酸盐为Cu、Co、Mn、Fe、V、Sn、Ni、W中任意一种或几种，过渡金属硝酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的物质的量之比为0.03-0.06，所述贵金属硝酸盐与氧化铝浆料中的氧化铝的物质的量之比为0.005-0.01；
S6：控制浆液D的固含量为10%-14%，添加一水薄铝石粉体，再添加羟甲基纤维素，搅拌30-60分钟，得到浆料E，所述一水薄铝石粉体与浆液D中的氧化铝的质量比为1:100-2:100，所述羟甲基纤维素与浆液D中的氧化铝的质量比为4：100-6：100；
S7：选择NGK300-10的碳化硅非对称结构的半通透载体或NGK300-9的堇青石非对称结构的半通透载体，选择半边进气端涂敷，上载量控制在15-20g/L，再经过烘干焙烧，制得催化剂半成品F；
S8：将催化剂半成品F进行水热老化处理，处理条件为800℃，20h，水热老化处理中水与催化剂半成品F的质量比为1:10，制得催化剂半成品G；
S9：将催化剂半成品G进行硫毒化处理，处理条件为SO2200ppm，O210%，H2O10%，温度为250℃，时间为16h，制得催化剂成品H。


2.如权利要求1所述的一种涂层材料催化剂的制备方法，其特征在于,所述步骤S1中所选用镧镨改性氧化铝的前驱体为镧镨铝共同结构，镧镨改性氧化铝的前驱体的成型焙烧温度不小于950℃，时间不低少于5.0h，且控制杂质含量不大于1.0%。


3.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘屹，朱庆，朱爽，吕俊俊，何池逸，
申请(专利权)人：安徽艾可蓝环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34