本发明专利技术属于柴油车尾气净化领域，具体涉及一种以合金金属为载体的柴油车尾气四效催化剂的制备方法。本发明专利技术利用柴油车尾气中ＰＭ、ＨＣ、ＣＯ作还原剂，通过采用理想的四效催化剂，同时消除ＰＭ、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ。本发明专利技术包括金属载体表面预处理、玻璃涂层涂敷和贵金属活性成分引入等步骤，其特点是：以蜂窝状金属合金为载体，结合特殊的碱、酸清洗的方法，最大限度地保证载体的大比表面积；以玻璃涂层作为过渡层，最大限度地保证了催化剂与金属载体的大的结合强度；贵金属用量少，分布均匀，在保证催化效率的前提下降低了生产成本及使用成本；富氧条件下在同一催化床上实现ＰＭ、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ同时去除；工艺流程短，易于操作和控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柴油车尾气净化领域，具体涉及一种制备性能优化的以合金金属 为载体的柴油车尾气四效催化剂的方法。
技术介绍
近几年机动车尾气排放是最强劲的污染源之一，在大城市中由于大量使用公共汽车和柴油货车，污染十分严重，据国际权威机构的研究报告显示，世界150 座大城市中，我国的北京、上海、广州、西安、沈阳五大城市空气污染排在前10 名，开展柴油机尾气净化技术研究和催化剂的研制工作己成亟需。众所周知，对 于汽油车的尾气净化，最为有效的方法是采用三效催化剂。但是柴油车大部分为 稀混和气工况，混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故CO和HC排放明显低于 汽油机，NOx排放与汽油机相当,但柴油机的PM (碳烟颗粒)排放却明显高于汽 油机,再加上PM和NOx生成机理的矛盾，从而决定了柴油机排放控制的重点在于 PM和NOx的控制。因此，三效催化剂不能用于柴油机。在柴油机的排气净化系 统中，目前很少见到在排气系统中不外加还原剂的前提下，可在同一催化床上同 时去除CO、 HC、 PM和NOx的四效催化剂。柴油车尾气四效催化剂的工作原理为根据柴油车尾气排气特点，不需外加 还原剂，对轻、重型柴油车尾气排放的PM、 HC、 CO和NOx同时消除。其中 尾气中所含02为氧化剂，PM为还原剂，发生如下反应(1) 氧化反应2CO+02=2C02 4HC+502=4C02+2H20 2NO + 02=2N02(2) 还原反应2C (PM) +2N02=2C02+N2 C (PM) +2NO=C02 + N2(3) 氧化反应C (PM) +02=C02CO + 02=C024HC + 502=4C02+2H20在富氧条件下，NOX的还原变得更加困难，通常采用外加还原剂(例如，氨或尿素还原NOx)的方法，不仅投资偏高及操作复杂，而且工作可靠性能较 差。如果利用尾气中的PM、 HC和CO作为还原剂，通过采用理想的四效催化 剂，同时去除PM、 HC、 CO和NOx，可以避免外加还原剂所带来的成本、高 操作复杂等一系列问题。本专利技术针对以上问题，通过生产与实践而总结出了一套 完整的富氧条件下柴油机尾气四效催化剂的生产工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是在柴油车尾气处理器的合金金属载体上提供一种具有抗高 温氧化的、与金属载体有着较强结合能力的四效催化剂的制备方法。本专利技术所述方法，包括以下步骤1) 将各硝酸盐及硼酸加蒸馏水分别配制成一定质量浓度的溶液，然后将各硝酸盐的水溶液与硼酸水溶液混合，在1CTC 6(TC的温度下搅拌 0.5~2.5小时，直到所有盐完全溶解，最终体系中硼酸的质量浓度为 7~35%，九水硝酸铝的质量浓度为5~85%，六水硝酸锰的质量浓度为 0~70%，六水硝酸钴的质量浓度为3~60%，六水硝酸铬的质量浓度为 0~80%，三水硝酸铜的质量浓度为3~65%。2) 称取4.5~10克浓度为60%~95%的乙醇、0.5~1.5克水、0.1~1.5克 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 9~27克的正硅酸四已酯，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，然后将溶液缓缓的注入到 30~50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；4) 通过浸渍涂敷的方法在合金金属载体上制备玻璃涂层；5) 将铂、铑、钯贵金属盐化合物加蒸馏水稀释后混合，配制贵金属催化 剂层溶液；6) 通过浸渍涂敷的方法在玻璃涂层上制备贵金属催化剂层，从而得到金 属合金为载体的柴油车尾气四效催化剂。上述方法中的合金金属载体为耐高温的北京北冶功能材料有限公司出售的 Ni-Cr-Fe合金材料，其中Ni含量35。/。，铬含量20%， Fe含量45。/。。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目~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)。该载体的抛面图如图1所示，然后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5%~35%的氨水、KOH 或NaOH与过氧化氢的混合溶液中，碱洗去除金属表面的油污，超声 波清洗0.5~3.5小时，然后烘干；2) 将上述合金金属载体再完全浸入浓度为5%~35%的盐酸与过氧化氢 的混合液中，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1~30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0.5~3.5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60(TO100(rC温度下焙烧。进一步地，体系中硼酸的质量浓度为7~25%，九水硝酸铝的质量浓度为 5~45%，六水硝酸锰的质量浓度为0~30。/。，六水硝酸钴的质量浓度为3~25%， 六水硝酸铬的质量浓度为0~40%，三水硝酸铜的质量浓度为3~35%。通过浸渍涂敷的方法在合金金属载体上制备玻璃涂层，其是将合金金属载体 反复浸入玻璃涂层溶液中进行涂敷，在每一次涂敷后将合金金属载体取出沥干， 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 3%~10%，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6(T018(TC温度下烘干至恒重，随炉冷却 后取出，然后于空气中在60(TC 100(TC的温度下在马弗炉中煅烧1 5分钟，从 而在金属载体表面制备得到玻璃涂层。将钼、铑、钯等贵金属的硝酸盐化合物(市售的硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑) 加蒸馏水稀释后混合，配制贵金属催化剂层溶液，混合溶液中铂的质量百分浓度 为0~5%，铑的质量百分浓度为0~3%，钯的质量百分浓度为0~4%，但各贵金 属的下限含量不同时为零。进一步地，混合溶液中铂的质量百分浓度为0.2~5%， 铑的质量百分浓度为0.1~3%，钯的质量百分浓度为0.5~4%。通过浸渍涂敷的方法在玻璃涂层上制备贵金属催化剂层，是将带玻璃涂层的 合金金属载体反复浸入催化剂层溶液中进行涂敷，在每一次涂敷后将合金金属载体取出沥干，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18crc温度以下烘干，再于6oo'oioocrc恒温焙烧0.5~5小时进行活化定型处理，进而得到以Ni-Cr-Fe为合金金属载体的 柴油车尾气四效催化剂。进一步地，上述方法中所述的烘干是在10Cr018(TC温度下进行，于 800。C 100(rC恒温焙烧1~4小时进行活化定型处理。本专利技术的四效催化剂具有如下优点1)可以使PM和NOx在同一催化床上 催化；2)无需外加还原剂，既降低了成本同时又简化操作；3)该催化剂的催 化效率很高。而我们所选用的新型金属载体具有以下优点1)几何表面积大，从而使得净化器体积减小。在获得相同净化性能的条件下可节约作为催化剂使用的活性组分(特别是贵金属组分)；2)预热性能好和更小的背压；本文档来自技高网...
【技术保护点】
合金金属为载体的柴油车尾气四效催化剂制备方法，其步骤如下： １）将各硝酸盐及硼酸加蒸馏水分别配制成一定质量浓度的溶液，然后将各硝酸盐的水溶液与硼酸水溶液混合，在１０℃～６０℃的温度下搅拌０．５～２．５小时，直到所有盐完全溶解，最终体系中硼酸的质量浓度为７～３５％，九水硝酸铝的质量浓度为５～８５％，六水硝酸锰的质量浓度为０～７０％，六水硝酸钴的质量浓度为３～６０％，六水硝酸铬的质量浓度为０～８０％，三水硝酸铜的质量浓度为３～６５％； ２）称取４．５～１０克浓度为６０％～９５％的乙醇、０．５～１．５克水、０．１～１．５克浓度为６５～８０％的浓硝酸，将三种溶液混合并搅拌均匀后，再称取９～２７克的正硅酸四已酯，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，然后将溶液缓缓的注入到３０～５０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； ４）通过浸渍涂敷的方法在合金金属载体上制备玻璃涂层； ５）将铂、铑或钯贵金属盐化合物加蒸馏水稀释后混合，配制贵金属催化剂层溶液； ６）通过浸渍涂敷的方法在玻璃涂层上制备贵金属催化剂层，从而得到金属合金为载体的柴油车尾气四效催化剂。...
【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，张典，波罗金维克多伊万诺维奇，
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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