本发明专利技术公开了一种柴油车尾气四效催化剂，该催化剂由载体镁铝水滑石复合氧化物和负载在其上的K和贵金属构成，所述贵金属为Pd，Pt或Rh；其中，K的负载量为7～10wt%，贵金属的负载量为1～2wt%。同时，本发明专利技术还公开了本催化剂的制备和应用。本催化剂制备简单，易于操作，所得催化剂能同时去除柴油车尾气中的四种主要污染物——碳烟颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(HC)，将其涂覆在柴油车颗粒物过滤器上可以直接用于柴油车尾气后处理，且处理效果好，适于工业化推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种柴油车尾气处理用催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种能同时消除柴油车尾气中碳烟颗粒物，氮氧化物，一氧化碳和未燃碳氢化合物的四效催化剂及其制备方法和应用，属于柴油车尾气催化净化的
技术介绍
中国机动车车辆和保有量正在高速发展，机动车污染物排放也已经明显影响到大城市的大气质量。为了促进汽车工业技术的升级和进步，控制污染物排放水平，国家对各类机动车制定了严格的排放标准。采用尾气后处理技术可以有效控制机动车污染物的排放， 并且能够满足日益严格的排放标准。对于汽油车的尾气控制，已有成熟的三效催化技术。但是由于工况和污染物的差异，该技术不能适用于柴油车的尾气控制。柴油车具有低油耗、低排放和高功率特性，近几年国内发展迅速，同时国家对降低其污染物排放也越来越重视。因此，发展柴油车尾气净化技术和催化剂已成亟需。柴油车尾气中主要污染物包括碳烟颗粒物(PM)，氮氧化物(N0X)，一氧化碳(CO) 和未燃碳氢化合物(HC)。此外，柴油车排气有如下特征⑴柴油机是在高的空燃比条件下燃烧，排气中O2浓度高，PM排放浓度高，HCVNOr比低；(2)柴油机在稳态运行时排气温度低， 加速时温度上升；在城市街道中的行驶工况下排气温度在150 400°C左右，在高速行驶工况下却可达到600°C以上；(3)柴油机燃烧特征决定了排气中PM和NOr浓度高，是主要控制对象，而且二者是一对矛盾体，抑制NOx的生成，就有增加PM的趋势。目前柴油车尾气后处理技术包括⑴氧化催化剂(DOC，Diesel Oxidation Catalyst)，主要消除PM中可溶性有机成分(SOF)、HC、CO、醛类等；(2)颗粒过滤器(DPF， Diesel Particulate Filter)，消除PM的最直接有效的后处理方式；(3)贫燃(lean-burn DeNOr)催化剂，通过直接催化分解、选择性催化还原(SCR，Selective Catalytic Reduction)或存储-还原(NOr Storage and Reduction, NSR)等技术消除 NOr; (4)同时消除PM和NOr的四效催化剂，该技术有两个分支。一是利用PM和NQr互为氧化还原剂同时消除两者，如韩炜等研究的四效催化剂(专利200710193539. 3和200810050693. X)。但是该技术存在NOr转化率低、选择性差等缺点。二是近年来提出的以NSR结合PM催化燃烧的双功能概念。NSR技术是在贫燃气氛下氧化存储NOr,然后在富燃气氛下将其催化还原。因此， NSR催化剂包括作为氧化还原活性组分的贵金属和作为存储活性组分的碱金属和碱土金属。由于碱金属具有较高的催化PM燃烧的活性，因此含碱金属的NSR催化剂同时具有NOr 存储-还原和PM催化燃烧的功能。2003年，Toyota公司耦合了 DPF和NSR两种技术推出了具有四效功能的DPNR系统，同时消除的效率达80%以上。该技术在催化氧化PM的同时，在贫燃气氛中存储NOx，然后在富燃气氛中利用CO和HC还原Ν0Χ，达到同时消除四种主要污染物的目的(Suzuki, J.，Matsumoto, Top. Catal. 2004，28:171)。目前正在研究和使用的 DPNR 催化剂有 Pt-Rh/Ba0 (专利 US 6, 989, 045 B2)，Pt_K/Al203 (K. Krishna,etal·，Catal. Today. 2006，114(1) 48), Cs/Mn0x-Ce02 (K. Ito, et al. , Catal. Commun. 2007，8(12) 2176)，Ba_K/Ce02 (V. G. Milt, et al. Catal. Commun. 2007， 8(5) 765) ,K/CoMgA10 (Li, Q. et al.，App 1. Catal. B: 2009，91: 406)以及碱金属和贵金属共负载的分子筛(专利US 2006/0179825 Al)等。但是，操作温度窗口窄，热稳定性差和易硫中毒等缺陷限制了该类催化剂在实际中的应用。Fornasari等(G. Fornasari, et al, Catal. Today, 2002, 75: 421)发现，以Mg-Al水滑石复合氧化物为载体的NSR 催化剂具有较高低温活性和抗硫中毒等特性，添加碱金属K可进一步提高对NOr的高温存储能力(N. Takahashi, et al. , Appl. Catal. , B, 2007，77: 73)。我们课题组开发出负载贵金属Pt (Pd)、过渡金属(Cu等)和K促进的Mg-Al水滑石复合氧化物，能同时存储NQr和催化碳烟燃烧，2008年已获得国家专利技术专利授权(授权号200510128436. X)，初步研究结果也发表在 Journal of Catalysis (Zhang et al.，J. Catal. 2010，271(1): 12), Environmental Science and Technology (Zhang et al. , Environ. Sci. Technol. 2010, 44 (21): 8254)禾口 Catalysis Communication (Zhang et al. Catal. Commun. 8 (2007) 1621)等权威期刊上。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种DPNR型柴油车尾气四效催化剂，该催化剂能够同时去除柴油车尾气中的四种主要污染物——碳烟颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO) 和未燃碳氢化合物(HC)，且去除效果好，实用性强，满足现今市场需求，为柴油车尾气处理提供了新的技术支持。本专利技术另外的目的是提供本四效催化剂的制备方法和应用。本专利技术目的是通过以下技术方案实现的一种柴油车尾气四效催化剂，其特征是由载体镁铝水滑石复合氧化物和负载在其上的K和贵金属构成，所述贵金属为Pd，Pt或Rh ；其中，K的负载量为7 10wt%，贵金属的负载量为1 2wt%。上述柴油车尾气四效催化剂中，所述水滑石中Mg和Al的摩尔比为^l. 5:1。上述柴油车尾气四效催化剂中，所述贵金属优选为Pd或Rh;所述K的负载量优选为8 10wt%，所述贵金属的负载量优选为1. 5 2wt%。本专利技术的催化剂能够同时实现PM燃烧和NOr的存储-还原，并且能够同时消除CO 和 HC，为典型的 PM-NOr 减排(Diesel Particulate NOx Reduction system,简称为 DPNR) 型四效催化剂。该催化剂在尾气贫燃状态中存储NOr，然后在富燃状态中利用CO、将存储的NOr还原；同时，利用尾气中的O2和NOr氧化PM，CO和HC，达到同时消除四种污染物的目的。催化剂以K和贵金属(Pd，Pt或Rh)为活性组分，以Mg-Al水滑石复合氧化物为载体。碱金属K具有强碱性，可以显著提高催化剂的NOr存储能力。另外，K还可以促进PM 的燃烧，降低PM的燃烧温度，并促进PM与NQr之间的氧化还原反应，降低NOr的排放。贵金属组分可以促进NOr的氧化、存储和还原，并同时实现对CO和HC的氧化。其中Pt和Pd主本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种柴油车尾气四效催化剂，其特征是：由载体镁铝水滑石复合氧化物和负载在其上的Ｋ和贵金属构成，所述贵金属为Ｐｄ，Ｐｔ或Ｒｈ；其中，Ｋ的负载量为７～１０ｗｔ％，贵金属的负载量为１～２ｗｔ％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张昭良，张业新，辛颖，王仲鹏，李倩，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88
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