本发明专利技术涉及一种性能优化的净化汽车尾气用抗硫四效催化剂。其首先是制备玻璃涂层溶液，然后将合金金属载体反复浸入玻璃涂层溶液中进行涂覆，经烘干、煅烧后载体上得到玻璃涂层，再反复浸入锆与钛盐的混合液、贵金属催化剂溶液，同样经烘干、煅烧后，进而得到以合金金属为载体的净化汽车尾气用车用抗硫四效催化剂。本发明专利技术的四效催化剂具有如下优点：１）使ＰＭ和ＮＯｘ在同一催化床上催化；２）ＳＯ↓［２］的浓度为５００～８００ｐｐｍ的条件下，对催化效率无任何影响；３）相对于其他的催化剂，该催化剂的抗硫性能很高且以金属为载体。可使满足欧Ⅲ排放的发动机在实验室、台架实验测试以及现实应用中满足欧Ⅳ以上排放标准的使用要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车(包括柴油车与汽油车)尾气净化领域，具体涉及一种性能 优化的净化汽车尾气用抗硫四效催化剂。技术背景汽车工业的发展为人类交通带来便利，但同时也带来严重的大气污染。汽车排放的尾气中主要含有PM、 NOx、 CO、 HC可导致酸雨和城市光化学烟雾，影 响生态环境，危害人体健康。为解决这一问题，安装尾气催化净化器是各国普 遍采用的机外净化方法。催化剂是催化净化器的核心部分，它必须满足转化率高、 耐热性好、使用寿命长、抗毒性好。四效催化剂的开发研究水平直接意味现代汽 车的综合水平，因为汽车尾气净化催化剂的开发技术就是现代汽车技术之一。汽 车排气中的S02对催化剂的活性有很大的影响，是制约催化剂的催化性能和使 用寿命的一个重要因素。尤其是柴油车尾气S02的含量较高，而且尾气中氧气 的含量高达5~19%，更容易将尾气中的S02进一步氧化成S03，从而形成硫酸 盐、亚硫酸盐，将催化剂的活性位覆盖，而且这种状态下催化剂不可再生，因而 对催化剂产生更大的毒害作用。传统的车用催化剂大体分为三类(1)以贵金属 为活性组元，虽然具有较高的活性，但成本很高，并且在高温下易发生烧结失活， 因此近年来国内外竟相开展了非贵金属汽车催化剂的研制。(2)以过渡元素的复 合氧化物或混合物为活性组元分的非贵金属催化剂，其中研究较多的是钙钛型复 合氧化物。非贵金属催化剂具有较好的催化活性，具有与贵金属相近的催化活性， 但是其吸附能力强而脱附较难，尤其是对S02的吸附，因此极易发生硫中毒。(3) 含有稀土元素的催化剂，目前我国贵金属矿藏奇缺，但稀土矿藏甚为丰富产量居 世界第一位，稀土价格便宜，所以开发稀土催化剂复合我国国情。以稀土金属氧化物与过渡金属氧化物以及碱土金属氧化物型催化剂替代贵 金属催化剂应是时代发展之必然趋势，这是符合我国国情的一项正确的选择。稀 土元素的加入可以提高催化剂载体的结合强度、热稳定性以及催化剂的抗毒能 力，尤其是提高催化剂的抗硫中毒的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是在汽车尾气处理器的合金金属载体上提供一种具有抗硫、抗高温氧化的、与金属载体有着较强结合能力的净化汽车尾气用抗硫四效催化剂。本专利技术所述的净化汽车尾气用抗硫四效催化剂，由如下方法制备1、 金属载体预处理 合金金属载体为耐高温的市售镍铬铁合金材料，采用我们开发的以金属为载体的旋绕式结构发动机尾气处理器制造方法制成具有100~500目孔密度的一体式蜂窝状结构(详见中国专利200610016967.4，以金属为载体的旋绕式结构发动机尾气处理器)。对载体进行表面处理，具体为1) 将蜂窝状结构合金金属载体完全浸入浓度为3%~40%的氨水、KOH 或NaOH与过氧化氢的混合溶液中，两者的体积比为4: 1~6: 1，碱 洗去除金属表面的油污，超声波清洗0.5~3小时，然后烘干；2) 将上述合金金属载体再完全浸入浓度为3%~40%的盐酸与过氧化氢的混合液中，两者的体积比为4: 1~6: 1，中和碱液同时酸洗去除金 属载体表面的氧化物，酸洗时间为1~40分钟，其后烘干；3) 将上述合金金属载体完全浸入去离子水中，超声波清洗0.5~3小时，洗去表面酸根离子等，其后烘干；4) 将上述合金金属载体完全浸入无水乙醇中清洗，超声波清洗0.5~3.5 小时，从而增强金属载体的分散能力，使催化剂分散更均匀，其后烘 干；5) 将上述合金金属载体于空气条件下在600 100(TC温度下焙烧处理后 的载体表面的SEM如图2所示，从SEM图上明显看出经过此方法预 处理后的载体明显比为经过处理的(未处理的载体的SEM如图1)比 表面积要大。2、 玻璃涂层溶胶-凝胶溶液的配制1) 以蒸馏水为溶剂，配制质量浓度为5~40%的三水硝酸铜(Cu(N03)23H20)溶液、5~50%的六水硝酸镍(Ni(N03)26 H20)溶 液、5~50%的六水硝酸锰(Mn(N03)26H20)溶液和5~50%的六水硝 酸钴Co (N03) 26H20溶液，然后将2~4种上述硝酸盐溶液等体积 混合；再配制质量浓度为5~38%的九水硝酸铝(AI(N03)39H20)溶 液、5%~20%的硼酸溶液，然后将10~30g上述硝酸盐混合溶液、 10 15g硝酸铝溶液、10 20g硼酸溶液混合，在20 60。C的温度下搅 拌1~3小时，直到所有盐完全溶解；2) 称取2~12ml质量浓度为60%~95%的乙醇、0.5~1.5ml的蒸馏水、0.1~2ml质量浓度为65%~80%的浓硝酸，将三种溶液混合并搅拌均 匀后，再称取9 27ml的正硅酸四乙酯，缓慢、间歇、同时强力搅拌 的倒入上述三种混合液中，最终形成透明的混合溶液； 3) 调节步骤2)配制的溶液的pH值为1~5;然后取步骤2)配制的混合 液10~35克，并将所取溶液缓缓的注入到30~65克步骤1)的混合 液中，同时强力搅拌，最终形成的混合液为玻璃涂层的溶胶一凝胶溶 液；3、 催化剂溶液的制备1) 将锆与钛的硝酸盐加蒸馏水分别配制成一定质量浓度的溶液，最终体 系硝酸锆质量浓度为1~25%，硝酸钛的质量浓度为3~40%，在 1CT06(TC的温度下搅拌0.1~2.5小时，直到所有盐完全溶解；2) 将铂、铑或钯的硝酸盐或氯酸盐加蒸馏水稀释，分别配制质量浓度为 0.5~5%、 0.5~3%、 0.5~4%的贵金属盐溶液，然后将上述1~3种贵 金属盐溶液混合，得到贵金属催化剂溶液；4、 涂层及催化剂的涂敷工艺1) 将蜂窝状合金金属载体反复浸入玻璃涂层溶液中进行涂覆，在每一次 涂覆后将合金金属载体沥干，沥干后用吹风机吹干，然后再进行下一 次的浸渍涂覆，涂覆2~10次，最后一次涂覆后不吹干，直接利用脱 脂棉使金属载体在空气中于室温下阴干5~15小时，接着于空气中在 60 18(TC温度下烘干至恒重，随炉冷却后取出；2) 将烘干的带有玻璃涂层的蜂窝状合金金属载体于空气中在 500 100(TC的温度下在马弗炉中焙烧1~30分钟，从而在蜂窝状合金 金属载体表面制备得到玻璃涂层，最终玻璃涂层占合金金属载体重量 的4~10%，玻璃涂层的SEM如图3所示，显示出较大的比表面积；3) 将已涂覆玻璃涂层的蜂窝状合金金属载体通过浸渍涂覆的方式浸入 方法3已配制好的锆与钛盐的混合液，将蜂窝状合金金属载体反复浸 入锆与钛盐的混合液中进行涂覆，在每一次涂覆后将合金金属载体沥 干，沥干后用吹风机吹干，然后再进行下一次的浸渍涂覆，涂覆2~10 次，最后一次涂覆后不吹干，直接利用脱脂棉使金属载体在空气中于 室温下阴干5~15小时，接着于空气中在60 18(TC温度下烘干至恒 重，随炉冷却后取出；4) 将烘干的带有锆、钛盐催化剂的蜂窝状合金金属载体于空气中在 500 100CTC的温度下在马弗炉中焙烧1~4小时，从而在蜂窝状合金金属载体表面制备得到含氧化锆、氧化钛的催化剂，催化剂SEM入图4所示，显示出较大的比表面积；5) 再将带有氧化锆、氧化钛、玻璃涂层的合金金属载体反复浸入己配制 好的贵金属催化剂溶液中进行涂覆，在每一次涂敷后将合金金属载体 沥干，沥干后用吹风机吹干，然后再进行下一次的浸渍涂覆，至金属 载体增重2~10%，最后一次涂敷后于18(TC温度以下烘干，再于 600 1000'C恒温焙本文档来自技高网...
【技术保护点】
净化汽车尾气用抗硫四效催化剂，其由如下方法制备： Ａ、玻璃涂层溶胶－凝胶溶液的配制： １）以蒸馏水为溶剂，配制质量浓度为５～４０％的三水硝酸铜溶液、５～５０％的六水硝酸镍溶液、５～５０％的六水硝酸锰溶液和５～５０％的六水硝酸钴溶液，然后将２～４种上述硝酸盐溶液等体积混合；再配制质量浓度为５～３８％的九水硝酸铝溶液、５％～２０％的硼酸溶液，然后将１０～３０ｇ上述硝酸盐混合溶液、１０～１５ｇ硝酸铝溶液、１０～２０ｇ硼酸溶液混合，在２０～６０℃的温度下搅拌１～３小时，直到所有盐完全溶解； ２）称取２～１２ｍｌ质量浓度为６０％～９５％的乙醇、０．５～１．５ｍｌ的蒸馏水、０．１～２ｍｌ质量浓度为６５％～８０％的浓硝酸，将三种溶液混合并搅拌均匀后，再称取９～２７ｍｌ的正硅酸四乙酯，缓慢、间歇、同时强力搅拌的倒入上述三种混合液中，最终形成透明的混合溶液； ３）调节步骤２）配制的溶液的ｐＨ值为１～５；然后取步骤２）配制的混合液１０～３５克，并将所取溶液缓缓的注入到３０～６５克步骤１）的混合液中，同时强力搅拌，最终形成的混合液为玻璃涂层的溶胶－凝胶溶液； Ｂ、催化剂溶液的制备： １）将锆与钛的硝酸盐加蒸馏水分别配制成一定质量浓度的溶液，最终体系硝酸锆质量浓度为１～２５％，硝酸钛的质量浓度为３～４０％，在１０℃～６０℃的温度下搅拌０．１～２．５小时，直到所有盐完全溶解； ２）将铂、铑或钯的硝酸盐或氯酸盐加蒸馏水稀释，分别配制质量浓度为０．５～５％、０．５～３％、０．５～４％的贵金属盐溶液，然后将上述１～３种贵金属盐溶液混合，得到贵金属催化剂溶液； Ｃ、涂层及催化剂的涂敷： １）将蜂窝状合金金属载体反复浸入玻璃涂层溶液中进行涂覆，在每一次涂覆后将合金金属载体沥干，沥干后用吹风机吹干，然后再进行下一次的浸渍涂覆，涂覆２～１０次，最后一次涂覆后不吹干，直接利用脱脂棉使金属载体在空气中于室温下阴干５～１５小时，接着于空气中在６０～１８０℃温度下烘干至恒重，随炉冷却后取出； ２）将烘干的带有玻璃涂层的蜂窝状合金金属载体于空气中在５００～１０００℃的温度下在马弗炉中焙烧１～３０分钟，从而在蜂窝状合金金属载体表面制备得到玻璃涂层； ３）将已涂覆玻璃涂层的蜂窝状合金金属载体通过浸渍涂覆的方式浸入已配制好的锆与钛盐的混合液，将蜂窝状合金金属载体反复浸入锆与钛盐的混合液中进行涂覆，在每...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩炜，牛晓巍，王婧姝，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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