一种汽油发动机尾气净化催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种汽油发动机尾气净化催化剂的制备方法。所述催化剂包括：具有催化功能的贵金属，承载该贵金属的第一化合物，以及覆盖所述贵金属的第二氧化物。该催化剂制备过程中直接将贵金属附着在以Ce和Zr为基础的化合物上，提高了催化转化效率。提高了催化转化效率。提高了催化转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种汽油发动机尾气净化催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及汽油发动机尾气净化催化剂的制备方法，所述汽油发动机尾气净化催化剂适用于装配有汽油发动机的机动车排放的尾气进行净化处理。

技术介绍

[0002]大气污染是目前全球面临的最大的环境问题，关系到人类的生命健康，不容忽视。随着科技的发展，机动车给人类带来交通便利的同时，造成的大气污染问题也日益突出，机动车尾气已成为大气污染的最主要源头之一。为了控制汽车尾气排放对大气的污染，我国已制定了严格的机动车尾气排放标准，同时重视对汽车排放净化技术的研发和应用。随着排放标准的日益严格，汽车排放净化技术正面临新的机遇与挑战。
[0003]汽油机排放的有害污染物主要以氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)为主。目前，汽油发动机尾气后处理装置主要采用三元催化器TWC(Three Way Catalysts)，它可以同时净化这三种有害物。常规的TWC主要由陶瓷载体、氧化铝涂层、稀土助催化剂和贵金属催化剂构成。氧化铝涂层涂覆于堇青石蜂窝陶瓷载体上，铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属离子分散于氧化铝涂层上。目前，普遍使用的铂铑基贵金属三元催化剂主要通过Pt的氧化作用净化HC、CO，通过Rh的还原作用净化NOx。该催化剂具有活性高、净化效果好、寿命长等优点，但造价较高。TWC的催化效率与空气/燃料比(A/F)有密切关系，当A/F＝14.56时催化效果最佳。然而，汽油发动机在工作时，A/F值通常在14.56附近频繁变动，不利于NOx、CO和HC同时高效率去除。
[0004]为提高催化器的净化效果，最早常规是采用提高贵金属活性组分的负载量来达到效果，但是造价也相应提高，尤其是Pt、Rh等受到资源限制。为了拓宽TWC的最佳操作范围，随着技术的更新，目前主流方法是在TWC贵金属活性组分中加入储氧材料OSM(Oxygen Storage Material)作为助催化剂。助催化剂属于铈(Ce)、锆(Zr)等的氧化物混合物，具有储存
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释放氧气的性能。其中，起主要作用的是CeO2，在贫氧时放出O2，在富氧时储存O2，从而稳定反应体系中O2的浓度，使A/F稳定14.56左右，保证催化剂的高效催化。同时，尾气中的S、P等极易引起TWC中贵金属中毒，催化剂还必须有良好的热稳定性。一旦温度过高，会导致TWC催化性能下降，使用寿命降低。
[0005][0006]上世纪九十年代开始，我国正式对机动车尾气进行治理，均开始使用汽油车尾气催化剂。如专利CN1184704A，该专利技术涉及一种用于汽车排气净化的三元复合金属氧化物催化剂，分为载体、涂层和催化活性组分。其中催化活性组分分为内外两层，两层均含有贵金属Pd，且内外两层质量分别占涂层质量的10～30％。贵金属使用量大，既不经济也不环保。专利US7943104BB采用CeO2/ZrO2的混合氧化物作为助催化剂，其中CeO2用于调节三元催化剂运行过程中A/F值，维持催化剂的高效性能。专利CN1226463A采用CeO2、La2O3等与CoO、
MnO2等组成催化剂，应用于机动车尾气净化催化剂，具有启动温度低，成本低的优点，但催化剂的耐高温稳定性较差，催化剂使用寿命较短。
[0007]现有专利均是将氧化锆和稀土氧化物加入水中，加入Pt、Pd、Rh等贵金属，再加入γ
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Al2O3、粘度调节剂等配成浆料涂敷到载体上形成催化剂。直接将锆元素和稀土元素的碳酸盐、硝酸盐、氯化物或氢氧化物形式加入到浆料中的工艺，尚未见报道。

技术实现思路

[0008]本专利技术具备以下有益效果：
[0009]一种汽油发动机尾气净化催化剂的制备方法，该方法包括：
[0010]1)将锆化合物在去离子水中分散，并向其中添加HNO3或H2SO4，在60
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100℃的温度下进行酸解消溶，酸解时间为24
‑
48h，形成ZrO(NO3)2高聚体；
[0011]2)将稀土金属化合物加入1)制得的溶液中，并向其中加入HNO3，在60
‑
100℃进行酸解消溶，酸解时间为24
‑
48h；
[0012]3)向2)中所得的悬浊液中加入氨水或NaOH溶液，使最终所得的悬浊液pH≥9；
[0013]4)向3)中所得的悬浊液中加入第二氧化物γ
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Al2O3；
[0014]5)向4)中所得悬浊液中加入Pd、Pt的一种或两种金属盐溶液混合物，其重量为基于蜂窝载体体积的0.1
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10g/L；所述金属盐为氯化物、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或几种；
[0015]6)向5)中所得悬浊液中加入Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种，所加入的Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物的总量不超过所有加入化合物总重量的10％，得到催化剂涂层浆料A；
[0016]7)向4)中所得悬浊液中加入Rh、Pt的一种或两种金属盐溶液混合物，其重量为基于蜂窝载体体积的0.01
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1g/L；所述金属盐为氯化物、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或几种；
[0017]8)向7)中所得悬浊液中加入Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种，所加入的Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物的总量不超过所有加入化合物总重量的10％，得到催化剂涂层浆料B；
[0018]9)在蜂窝陶体的流动通道的内壁涂敷两个催化剂涂层；首先将6)中所得催化剂涂层浆料A涂敷在载体内壁上，成为第一涂层；然后将8)中所得催化剂涂层浆料B涂敷在第一涂层上，成为第二涂层；
[0019]10)将9)中所得涂敷有两层催化剂涂层的载体，在500
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600℃下热处理0.5
‑
3h。
[0020]所述催化剂属于一种汽油发动机尾气净化催化剂，包括具有催化功能的贵金属；承载该贵金属的第一化合物；覆盖贵金属催化剂的第二氧化物。
[0021]所述承载贵金属的第一化合物为含锆元素和稀土元素的化合物混合，稀土元素为Ce和Y、La、Pr、Nd中的一种或多种。
[0022]所述锆元素和稀土元素的化合物为碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氢氧化物中的一种或多种。
[0023]所述Zr/Ce元素摩尔比为0.5
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15：1，其他Y、La、Pr、Nd稀土金属化合物占所述承载贵金属的第一化合物总质量的10％
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20％，且各稀土元素与Ce元素摩尔比值，Y/Ce、La/Ce、
Pr/Ce、Nd/Ce均为0
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0.667：1。
[0024]所述第二氧化物γ
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Al2O3的含量与基于所述承载贵金属的第一化合物的总质量相当。
[0025]所述催化剂作为靠近汽油发动机的紧耦合closed
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coupled催化剂，或者作为底部区域under
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽油发动机尾气净化催化剂的制备方法，该方法包括：1)将锆化合物在去离子水中分散，并向其中添加HNO3或H2SO4，在60
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100℃的温度下进行酸解消溶，酸解时间为24
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48h，形成ZrO(NO3)2高聚体；2)将稀土金属化合物加入1)制得的溶液中，并向其中加入HNO3，在60
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100℃进行酸解消溶，酸解时间为24
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48h；3)向2)中所得的悬浊液中加入氨水或NaOH溶液，使最终所得的悬浊液pH≥9；4)向3)中所得的悬浊液中加入第二氧化物γ
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Al2O3；5)向4)中所得悬浊液中加入Pd、Pt的一种或两种金属盐溶液混合物，其重量为基于蜂窝载体体积的0.1
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10g/L；所述金属盐为氯化物、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或几种；6)向5)中所得悬浊液中加入Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种，所加入的Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物的总量不超过所有加入化合物总重量的10％，得到催化剂涂层浆料A；7)向4)中所得悬浊液中加入Rh、Pt的一种或两种金属盐溶液混合物，其重量为基于蜂窝载体体积的0.01
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1g/L；所述金属盐为氯化物、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐中的一种或几种；8)向7)中所得悬浊液中加入Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物中的一种或几种，所加入的Ba、Sr或者Mg的氧化物、硝酸盐或氢氧化物的总量不超过所有加入化合物总重量的10％，得到催化剂涂层浆料B；9)在蜂窝陶体的流动通道的内壁涂敷两个催化剂涂层；首先将6)中所得催化剂涂层浆料A涂敷在载体内壁上，成为第一涂层；然后将8)中所得催化剂涂层浆料B涂敷在第一涂层上，成为第二涂层；10)将9)中所得涂敷有两层催化剂涂层的载体，在500
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600℃下热处理0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，赵长艳，代瑞旗，王治龙，田炜，
申请(专利权)人：安徽纳蓝环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：