一种催化剂劣化方法技术

本发明专利技术公开了一种催化剂劣化方法，包括将待劣化的催化剂在磷酸或磷酸盐溶液中浸渍，然后进行煅烧；最后再热老化处理。通过该方法劣化处理后的催化剂与实际使用后的催化剂的性能相差较小，精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是对汽车尾气净化催化剂的劣化方法。
技术介绍
汽车尾气净化催化剂的劣化主要是指催化剂性能的劣化，主要包括催化剂长期暴 露在高温环境中，催化剂中载体的比表面积急剧减小，载体烧熔塌陷，贵金属活性成分与氧 化铈等助剂的烧结、聚集。另外，高温条件下还会发生贵金属被氧化，贵金属间相互反应、贵 金属氧化物与载体发生反应，贵金属表面重新定向以及金属升华等，这些作用共同导致催 化剂的催化性能迅速下降。在汽车尾气净化催化剂开发过程中需要对催化剂快速劣化以考察催化剂的耐久 性能，但由于实车劣化催化剂成本高、周期长，所以需要一种快速模拟催化剂劣化的方法来 评价催化剂的耐久性。从严格意义上来讲，催化剂快速劣化的动力学特性必须与汽车运行 时的动力学特性保持一致，所以汽车性能和运行参数的统计结果是定义催化剂劣化循环的 基础。一般在劣化试验前，首先对汽车发动机进行排气温度、空燃比及空速等排放特性的测 量，以便确定催化剂的工作条件，同时也要对催化剂进行起燃温度特性，空燃比特性等原始 性能的测量，作为催化剂劣化前与劣化后的比较。实验室阶段研究机动车尾气净化催化剂催化材料强制劣化的方法主要包括高温 炉煅烧、发动机台架劣化、高温模拟气氛劣化等。高温炉煅烧一般是采用高温炉在静态空 气、惰性气氛或真空环境下高温煅烧，实现催化剂材料的劣化处理。在此条件下，催化剂是 处于静态气氛中，不仅无法考察空速对催化剂劣化的影响，也忽略了水蒸气、CO2等气氛的影响。发动机台架法是采用发动机台架或燃烧器劣化催化剂的方法，通过设定使用周期 性的贫燃/富燃以及不同温度等条件的气氛来强制劣化催化剂。虽然该方法的尾气气流、 气氛等可以较为接近真实尾气，但一般用台架劣化的试验条件很难确定，需要根据不同车 型进行反复的前期调试，并且样品装卸过程繁复、维护及测试成本较高。综合高温炉煅烧和发动机台架劣化的优点，有人开发了模拟气氛劣化采用流动的 混合气氛劣化催化剂，混合气氛模拟汽车尾气常用工况下的主要尾气成分，可添加CO2、水 蒸气等，还可运用振荡气氛。例如，现有技术公开了，包括制备劣化气体，然后将催化剂置 于劣化气体中，于400-1300°C下进行劣化处理5-20小时。但是，按照上述方法行处理后得到的催化剂与实际使用后的催化剂的性能相差较 大，该劣化方法的精度不高。
技术实现思路
为了克服现有技术中催化剂劣化方法精度低的问题，本专利技术提供了一种催化剂劣 化方法，通过该方法劣化处理后的催化剂与实际使用后的催化剂的性能相差较小，精度高。本专利技术公开的催化剂劣化方法包括将待劣化的催化剂在磷酸或磷酸盐溶液中浸 渍，然后进行煅烧；最后再热老化处理。通常，催化剂的工作环境中温度非常高，催化剂反复在高温的各种气体中工作，其 性能不可避免的会产生下降。同时，汽车燃料中的各种成分也会对催化剂性能产生较大影 响。本专利技术的专利技术人发现，燃料中的一些成分会在催化剂表面活性部位上通过化学吸附形 成强吸附物而阻碍废气的分子在催化剂孔道中的扩散，导致催化性能下降。而这种情况所 导致的催化剂性能下降是不可逆的。本专利技术通过在现有的热老化处理之前将待劣化的催化剂在磷酸或磷酸盐溶液中 浸渍，然后进行煅烧。使磷以各种化合物的形式固定于催化剂表面，使催化剂的性能下降， 从而更好的模拟催化剂在实际使用过程中的性能变化状况，降低了劣化处理后的催化剂与 实际使用后的催化剂的性能相差程度。该方法精度高。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术公开的催化剂劣化方法将待劣化的催化剂在磷酸或磷酸盐溶液中浸渍，然 后进行煅烧；最后再热老化处理。上述方法中采用的待劣化的催化剂可以为各种新鲜催化剂或使用一段时间后仍 具有一定活性的催化剂。为验证本专利技术公开的方法的精度，优选情况下，该待劣化的催化剂 为新鲜催化剂，即未经使用和劣化处理的催化剂成品。上述新鲜催化剂可以通过商购得到。根据本专利技术，本领域技术人员很容易知道上述磷酸盐溶液为可溶磷酸盐。上述对待劣化的催化剂进行浸渍处理过程中，磷酸或磷酸盐溶液的浓度可根据实 际要模拟的情况进行调节。例如，当模拟汽车在长行驶里程后，催化剂的催化性能，可采用 高浓度的磷酸或磷酸盐溶液。相反，当模拟汽车的行驶里程比较短时，可降低磷酸或磷酸盐 溶液的浓度。本领域技术人员可以根据具体情况进行调节，从而进一步确保模拟的精度。通常情况下，可将所述磷酸或磷酸盐溶液的浓度可设置在一定范围内，如所述磷 酸溶液中，以磷元素的含量计，所述磷酸的浓度为0. 002-0. 5mol/L，优选为0. 03-0. 2mol/ L。同样，所述磷酸盐溶液中，以磷元素的含量计，所述磷酸盐的浓度为0. 002-0. 5mol/L，优 选为 0. 03-0. 2mol/L。在上述方法中，当采用磷酸盐溶液进行浸渍处理时，所述磷酸盐可以采用现有 的各种可溶性的磷酸盐，例如所述磷酸盐溶液中含有阴离子和阳离子，阴离子选自P0/-、 HPO42-或H2PO4-中的一中或多种，阳离子为铵根离子和/或碱金属离子。所述浸渍处理的时间没有太大要求，同样可以根据模拟的行驶里程进行确定，即 模拟长行驶里程时，可延长浸渍处理时间，模拟短行驶里程时，可缩短浸渍处理时间。浸 渍处理时间的变化对模拟精度影响不大，通常可以设定浸渍处理时间为0. 02-24h，优选为 0.1-lh。将上述待劣化的催化剂进行浸渍后可以先进行干燥，干燥在100_130°C下进行。将上述待劣化的催化剂进行浸渍后需要进行煅烧，以使浸渍后以各种形态吸附于催化剂上的磷能牢固的固定于催化剂表面，以免被劣化气氛冲刷掉，影响精度。如前文所述，所述煅烧在450-750°C下进行，优选情况下，该煅烧处理可以在 500-650°C 下进行。在该煅烧处理过程中，对煅烧的环境气氛没有要求，通常，为了简化工艺，降低成 本，可以直接在空气中进行煅烧。并且，专利技术人还发现，即使直接在空气中进行煅烧，在上述 温度下，催化剂不会产生太大影响。根据本专利技术，煅烧的时间也没有太大限制，优选情况下，煅烧时间可以为2-10h，优 选为3_6h0进行上述煅烧处理后，磷即固定到催化剂上。可以进行后续的热老化处理。上述热老化处理可以有多种方式，比如将上述浸渍、煅烧后的催化剂在 500-1200°C的真空、还原性气氛或惰性气氛中处理l_30h，优选情况下，在700-1100°C的真 空、还原性气氛或惰性气氛中处理6-Mh。其中，当在真空环境中进行热老化时，所述真空环境压强小于IO5Pa即可。当在还 原性气氛中进行热老化时，所述还原性气氛可采用含有H2和/或CO的气氛；优选情况下， 采用吐和CO混合气氛时，吐含量不大于30%体积份数。当在惰性气氛中进行热老化时，惰 性气氛可采用&、He或Ar中的任意一种或几种。当在还原性气氛或惰性气氛进行热老化时，所述还原性气氛或惰性气氛 可以是静态，也可以是上述气氛的气流，具体空速为1. OX IO3UXlOfV1,优选为 LOXIO4^OXIOV10其中，空速为气体流速与催化剂体积之比，即空速=流速/催化剂 体积。同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种催化剂劣化方法，其特征在于，包括将待劣化的催化剂在磷酸或磷酸盐溶液中浸渍，然后进行煅烧；最后再热老化处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘武略，方伟，张清涟，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94