基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法技术

本发明专利技术属于催化剂技术领域，本发明专利技术提供了基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法，步骤如下：步骤S1：在催化剂载体TiO2上实施Cu、Cs、V的催化剂溶液的涂层；步骤S2：对实施涂敷后的催化剂载体进行烧成；步骤S3：在TiO2载体上对CCV催化剂进行调制后粉碎以得到催化剂粒子，简称CCV/TiO2催化剂；步骤S4：将CCV/TiO2催化剂分散到分散媒质中以形成分散浆料，并对浆料进行分散处理；步骤S5：浸渍DPF基材，对浸渍后的DPF进行干燥，烧成处理，最终得到催化剂DPF，并对其进行性能检测。本发明专利技术提供的催化剂载体涂敷方法获得了高于离子涂敷方法的PM燃烧性能，达成了目标值。在压力损失中，达成了超过目标的改善效果。达成了超过目标的改善效果。达成了超过目标的改善效果。

【技术实现步骤摘要】
基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法。

技术介绍

[0002]柴油发动机热效率高，是削减CO2排放量的有力手段之一，但是却存在排放煤烟等有害的颗粒物质(ParticulateMatter，以下简称PM)的课题。其对策是在发动机尾气上设置柴油颗粒过滤器(DPF : Diesel Particulate Filter，以下简称DPF)，捕捉PM。DPF是闭塞一端的蜂窝式过滤器，当尾气通过DPF壁面大约20μm的开口时，PM被捕捉。由于PM会慢慢堆积，需要以600℃以上定期燃烧去除。燃烧时温度升高，因此会投入过剩的燃料，为了削减CO2并改善燃油经济性，最好以更低的温度进行PM燃烧。
[0003]现在，在PM的低温燃烧上利用催化作用。在催化剂中添加贵金属，尤其是其中的铂(Pt)、钯(Pd)等铂族金属被广泛使用。在催化剂中，将在DPF基材上添加的DPF专门称作催化剂DPF（Catalyzed Diesel Particulate Filter），使用了铂族金属的催化剂DPF；由于铂族金属与其他金属相比，产量极低，价格昂贵，价格波动大。另一方面，由于其优越的氧化特性，是尾气净化催化剂上不可缺少的材料，Pt、Pd的50%以上被用在汽车尾气净化催化剂上。
[0004]鉴于这种状况，开发了完全不使用铂族金属，而且PM燃烧性能比铂族金属更好的催化剂，它是组合复合金属氧化物与碱金属硫酸盐的催化剂。具体来说，开发了组合铜(Cu)、铯(Cs)、钒(V)的催化剂（以下简称CCV催化剂）。添加上述CCV催化剂的催化剂DPF与添加铂族金属的催化剂DPF相比，实现了优越的PM燃烧性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法。将CCV催化剂涂敷到DPF上时，使用将DPF浸渍在金属的硫酸盐溶液中制成的离子涂敷过程，该工艺需要反复进行冻结干燥、烧成，因此需要长的制造周期，而且冻结干燥也需要大规模的设备投资。为了解决这些问题，本专利技术着眼于适合在载体上添加颗粒物质的载体涂敷工艺，致力于在催化剂DPF制造过程中的应用开发。
[0006]本专利技术采用的技术方案是，基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法，步骤如下：步骤S1：在催化剂载体TiO2上实施Cu、Cs、V的催化剂溶液的涂层；步骤S2：对实施涂敷后的催化剂载体进行烧成；步骤S3：在TiO2载体上对CCV催化剂进行调制后粉碎以得到催化剂粒子，简称CCV/TiO2催化剂；步骤S4：将CCV/TiO2催化剂分散到分散媒质中以形成分散浆料，并对浆料进行分散处理；步骤S5：浸渍DPF基材，对浸渍后的DPF进行干燥，烧成处理，最终得到催化剂DPF，
并对其进行性能检测。
[0007]进一步地，步骤S1中的催化剂溶液由Cu、Cs、V、Cs2SO4等成分组成，溶液中不含铂族贵金属。
[0008]进一步地，步骤S2中，使用马弗炉对催化剂载体以2℃/min的升温速率升温至650
‑
700℃焙烧3
‑
4小时。
[0009]进一步地，步骤S3中，为了将浆料中的CCV/TiO2催化剂粒子微粒化到与TiO2载体的粒子直径接近的0.5～1μm，采取了以下的措施：使用在分散媒质中使硬质球与CCV/TiO2催化剂粒子混合，摇动的粉碎方式。在具体做法上，为了进行CCV/TiO2催化剂粒子的微粒化，使用了涂料分散机（Red Devil 5400，美国红魔鬼公司制造）。将分散媒质、被微粒化粒子、介质装进容器：摇动时间为2小时；固体成分浓度为10%；无分散剂；中值直径为2.0mm；使用的壶的容量为1000ml；中值量（相对于壶的容量）为 1/2。
[0010]进一步地，步骤S4中，针对稳定微粒分散状态的分散浆料的制作添加分散剂。考虑到催化剂的分散液稳定在pH4左右，而且这次的催化剂粒子以直径1μm左右分散，所以选择SNOWTEX
‑
OXS，OXS是去除碱金属后的SiO2纳米颗粒。SiO2可以吸附在CCV/TiO2催化剂粒子的表面，而且因为SiO2之间的亲和性而结成的网络会起到立体阻碍作用，CCV/TiO2催化剂粒子的凝聚被抑制，可得到稳定的分散状态。另外，SiO2的纳米颗粒在700℃以上烧成后会熔融软化，因此也可以获得结合剂的效果。尤其是认为SiO2的纳米颗粒与DPF基材表面的二氧化硅表面（Si
‑
O
‑
Si）的亲和性高，因此作为结合剂比其他纳米颗粒更合适。
[0011]进一步地，步骤S5中，烧成处理的温度是700℃。
[0012]本专利技术提供的催化剂载体涂敷涂敷方法获得了高于离子涂敷方法的PM燃烧性能，达成了目标值。在压力损失中，达成了超过目标的改善效果。认为将处于分散状态的微粒子添加在DPF上，与离子涂敷的情形一样，可在DPF基材上广泛添加催化剂粒子，而且与PM的接触概率更大，不堵塞DPF壁面的通道，可抑制压力损失的上升。
[0013]本专利技术使SiO2吸附在CCV/TiO2催化剂粒子表面上，提高了浆料的分散稳定性；本专利技术通过开发的浆料获得的催化剂DPF既保持了目标的PM燃烧性能，又使压力损失比以前的制法更低，可大幅简化催化剂DPF的制造过程。
附图说明
[0014]图1：左边是传统的离子涂敷过程；右边是本专利技术的载体涂敷过程。
[0015]图2：步骤S4中使用TA
‑
300粒度分布计的分散性测量的流程图。
[0016]图3：步骤S4中对催化剂粒子分散性测量后的颗粒大小分布结果。
[0017]图4：两种浆料浸渍制备的催化剂DPF表面的电子显微镜图像：（a）为SD031
‑
02及（b）为SD031
‑
03。
[0018]图5：浆料干燥后的粉末粒子的场发射扫描电子显微镜图像：(a) 为S03干粉末 ；(b) 为S03 700℃煅烧粉末。
[0019]图6：离子涂敷和载体涂敷过程中的各工艺时长。
[0020]图7：催化剂DPF测试的目标值与性能测试的结果。
[0021]图8：不同方式制得的催化剂浆料以及不同浆料浸渍后得到的催化剂DPF。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0023]本专利技术采用的技术方案是，基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法，步骤如下：步骤S1：在催化剂载体TiO2上实施Cu、Cs、V的催化剂溶液的涂层；步骤S2：对实施涂敷后的催化剂载体进行烧成；步骤S3：在TiO2载体上对CCV催化剂进行调制后粉碎以得到催化剂粒子，简称CCV/TiO2催化剂；步骤S4：将CCV/TiO2催化剂分散到分散媒质中以形成分散浆料，并对浆料进行分散处理；步骤S5：浸渍DPF基材，对浸渍后的DPF进行干燥，烧成处理，最终得到催化剂D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法，其特征在于，步骤如下：步骤S1：在催化剂载体TiO2上实施Cu、Cs、V的催化剂溶液的涂层；步骤S2：对实施涂敷后的催化剂载体进行烧成；步骤S3：在TiO2载体上对CCV催化剂进行调制后粉碎以得到催化剂粒子，简称CCV/TiO2催化剂；步骤S4：将CCV/TiO2催化剂分散到分散媒质中以形成分散浆料，并对浆料进行分散处理；步骤S5：浸渍DPF基材，对浸渍后的DPF进行干燥，烧成处理，最终得到催化剂DPF，并对其进行性能检测。2.根据权利要求1所述的基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法，其特征在于：所述步骤S1中的催化剂溶液由Cu、Cs、V、Cs2SO4等成分组成，溶液中不含铂族贵金属。3.根据权利要求1所述的基于二氧化硅的非贵金属催化剂的浆料分散和涂敷方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼狄明，许凯文，彭红，万鹏，
申请(专利权)人：苏州松之源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：