一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法及所得产品技术

本发明专利技术公开了一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法及所得产品，该方法利用超声喷雾热解技术将贵金属前驱物均匀负载在催化剂载体材料表面，并通过原位焙烧直接获得贵金属负载的汽车尾气净化催化剂。该方法工艺简单、成本低廉，所得催化剂表面的活性贵金属含量可控、颗粒尺寸小、分散性好，催化剂载体适用范围广，有效避免了浸渍制备等方法存在的贵金属分散性差、利用率低等问题。利用率低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法及所得产品


[0001]本专利技术涉及一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法及所得产品，属于汽车尾气净化催化剂制备


技术介绍

[0002]随着经济社会的飞速发展，近年来我国汽车保有量不断提高，尾气中排放的氮氧化物（NO
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）、碳氢化合物（CH）、一氧化碳（CO）和颗粒物（PM）等污染物日益增多，由此造成的酸雨、雾霾、光化学烟雾、臭氧浓度增高等大气污染问题日益加重，严重破环生态环境并损害人类的身体健康。因此，对于汽车尾气污染物的净化消除一直是大气污染防治工作中亟需解决的重要难题。
[0003]催化净化是目前公认最有效的汽车尾气污染控制技术，主要包括针对汽油车的三效催化转化器（TWC），针对柴油车的柴油车氧化催化剂（DOC）、被动NO
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吸附（PNA）、氨逃逸催化剂（ASC）、催化颗粒捕集器（CDPF）等。上述技术的核心都是催化材料，而这些催化材料多是以贵金属为活性组分的负载型催化剂。然而，贵金属负载的催化剂制备通常采用浸渍法，所得催化剂的贵金属分散性差、易团聚，且颗粒尺寸较大，导致贵金属利用率较低。因此，开发可以使贵金属均匀分散在催化剂载体材料表面并使其保持较小的颗粒尺寸、不易团聚的催化剂制备方法，不仅对汽车尾气催化剂的制备和应用具有重要意义，而且会对大气污染控制领域的发展产生一定积极影响。
[0004]CN103223347B公开了一种超声波喷雾热解法合成二氧化硅负载镍铂催化剂的方法，该方法需要先将载体汽化分解成液滴再与雾化的贵金属蒸汽接触发生反应，这样会导致分散不够均匀，载体汽化形成的液滴容易将贵金属等活性位包埋在内覆盖活性位点，导致催化剂活性降低。

技术实现思路

[0005]针对汽车尾气净化催化剂存在的贵金属组分分散性差、易团聚、利用率低等问题，本专利技术提供了一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法，该方法采用超声喷雾热解法将贵金属前驱体喷到催化剂载体上，然后通过两步热处理得到负载有贵金属的汽车尾气净化催化剂，具有贵金属颗粒尺寸小、分散均匀、不易团聚、贵金属含量可控等优势。
[0006]本专利技术具体技术方案如下：一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将贵金属前驱体与溶剂混合，配成前驱体溶液；（2）将前驱体溶液用超声雾化器进行雾化，所得喷雾喷到催化剂载体上；（3）喷雾结束后，将催化剂载体在气氛保护下处理，使贵金属前驱体在催化剂载体表面原位分解；（4）前驱体分解后，将催化剂载体在气氛保护下焙烧，得可控贵金属含量的汽车尾
气净化催化剂。
[0007]进一步的，步骤（1）中，所述贵金属为铂、钯、铑中的一种或多种，所述铂的前驱体包括硝酸铂、氯化铂、氯铂酸、四氨合硝酸铂、六氯铂酸钾、四氨合氢氧化铂中的一种或多种，所述钯的前驱体包括硝酸钯、硫酸钯、氯化钯、乙酸钯、四氯钯酸铵、六氯钯酸铵、氯化四氨钯、四氯钯酸钾、六氯钯酸钾、四氨基硝酸钯、乙酰丙酮钯中的一种或多种，所述铑的前驱体包括硝酸铑、氯化铑、硫酸铑、六氯铑酸铵、乙酰丙酮铑中的一种或多种。
[0008]进一步的，所述溶剂为水或/和乙醇。
[0009]进一步的，前驱体溶液的浓度为0.001
‑
1 mol/L，优选为0.001
‑
0.2 mol/L。
[0010]进一步的，所述催化剂载体为氧化铝、氧化铈、氧化锆、铈锆固溶体、氧化钇锆、氧化镧、氧化铜、氧化铁和氧化钡中的一种或它们的复合氧化物，或者，催化剂载体为ZSM
‑
5、Beta、SSZ
‑
13或SAPO
‑
34。经过一系列筛选，催化剂载体优选为氧化铝或SSZ
‑
13分子筛。
[0011]进一步的，步骤（2）中，喷雾频率为1
‑
5 Hz，喷雾温度为120
‑
200℃，喷雾时间为20
‑
600 min，优选为1
‑
2h。
[0012]进一步的，步骤（2）中，将催化剂载体放入管式炉中，保持管式炉的温度为120
‑
200℃，然后将喷雾喷到催化剂载体上。
[0013]进一步的，步骤（3）中，将催化剂载体在空气或氮气气氛下进行处理，气体流速为50
‑
70 mL/min。处理温度为250
‑
550℃，处理时间为2
‑
4h，使贵金属前驱体在催化剂载体表面原位分解。
[0014]进一步的，步骤（4）中，将催化剂载体在空气或氮气气氛下进行焙烧，气体流速为90
‑
110mL/min。焙烧温度为400
‑
800 ℃，焙烧时间为4
‑
6 h。
[0015]进一步的，步骤（4）后，对于需要还原的催化剂，还包括在氢气气氛下还原的步骤，即将催化剂载体在气氛保护下焙烧后，再在氢气气氛下还原，得到可控贵金属含量的汽车尾气净化催化。所述氢气气氛通入的是氢气和氮气的混合气，其中氢气的体积含量为8
‑
12%，混合气流量为90
‑
120mL/min，还原温度范围为300
‑
500
o
C。
[0016]在本专利技术某一具体实施方式中，提供了一种具体的可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法，步骤如下：（1）将催化剂载体放入管式炉的瓷舟中，将贵金属前驱体溶于溶剂得到一定浓度的前驱体溶液，将管式炉设置一定温度、超声喷雾器设置一定喷雾频率和时间，将超声喷雾器产生的前驱体溶液喷雾通入装有催化剂载体的管式炉中；（2）喷雾结束后，将管式炉温度升高至一定温度并通入气氛，使前驱体溶液在载体材料表面原位分解；（3）待前驱体溶液分解后，继续在一定温度和气氛中焙烧，制得催化剂。
[0017]进一步的，按照上述方法得到的可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂也在本专利技术保护范围之内，与传统的浸渍法得到的催化剂相比，本专利技术所得催化剂贵金属分散性好，不易团聚，可以尺寸小，催化性能更佳。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术将配制好的贵金属前驱体溶液通过超声喷雾器喷成雾状，直接以微小液滴负载在管式炉中的催化剂载体表面，大大提高了溶液在载体材料表面的分散，该方法操作简单、成本低、制备周期短，所得催化剂表面的活性贵金属含量可控、颗粒尺寸小、分散性
好，解决了浸渍制备等方法存在的贵金属分散性差、易团聚、利用率低、工艺复杂等问题，有利于在汽车尾气净化、大气环境保护等领域广泛应用。
[0019]2、本专利技术催化剂载体材料无需雾化等处理，可直接原位负载贵金属制备活性位高分散的汽车尾气净化催化剂。本专利技术适用于各种氧化物和分子筛等催化剂载体材料，适用范围广，并且催化剂的制备和焙烧都是在同一装置中进行，无须转移，相当于经历了分段焙烧再还原，提高了贵金属在催化剂表面的稳定性。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）将贵金属前驱体与溶剂混合，配成前驱体溶液；（2）将前驱体溶液用超声雾化器进行雾化，所得喷雾喷到催化剂载体上；（3）喷雾结束后，将催化剂载体在气氛保护下处理，使贵金属前驱体在催化剂载体表面原位分解；（4）前驱体分解后，将催化剂载体在气氛保护下焙烧，得可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（4）中，将催化剂载体在气氛保护下焙烧后，还包括在氢气气氛下还原得到最终的可控贵金属含量的汽车尾气净化催化剂的步骤，氢气气氛通入的是氢气和氮气的混合气，其中氢气的体积含量为8
‑
12%，混合气流量为90
‑
120mL/min，还原温度范围为300
‑
500
o
C。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中，所述贵金属为铂、钯、铑中的一种或多种，所述铂的前驱体包括硝酸铂、氯化铂、氯铂酸、四氨合硝酸铂、六氯铂酸钾、四氨合氢氧化铂中的一种或多种，所述钯的前驱体包括硝酸钯、硫酸钯、氯化钯、乙酸钯、四氯钯酸铵、六氯钯酸铵、氯化四氨钯、四氯钯酸钾、六氯钯酸钾、四氨基硝酸钯、乙酰丙酮钯中的一种或多种，所述铑的前驱体包括硝酸铑、氯化铑、硫酸铑、六氯铑酸铵、乙酰丙酮铑中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述溶剂为水或/和乙醇。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛颖，韩东旭，张昭良，张寒雪，张正辉，贾俊秀，李盼，王进，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：