一种稀燃汽油车尾气排放氮氧化物选择性还原催化剂的制备方法，属于环境保护中氮氧化物还原催化剂制备技术领域。以拟薄水铝石干胶粉为原材料、硝酸为胶溶剂、尿素为分散剂，球磨得到铝溶胶；将２００－８００孔／英寸↑［２］堇青石蜂窝陶瓷载体浸入该铝溶胶液中取出后干燥焙烧形成Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］涂层；过量浸没于硝酸银溶液，取出，焙烧即制备得到Ａｇ／Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］催化剂。通过该制备方法制备得到的ＮＯｘ选择性还原催化剂，在稀燃汽车尾气排放温度的范围内，尤其低温范围，可以获得对气态污染物ＮＯｘ高催化转化效率，同时催化剂也具有高还原选择性，解决了ＮＯｘ在富氧条件下难以去除的问题，达到控制稀燃汽车尾气排放目的，取得良好的环境效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稀燃汽油车尾气排放氮氧化物选择性还原催化剂的制备方法，属于环境保护中氮氧化物还原催化剂制备
技术介绍
随着全球能源危机状况和温室气体效应的日益加剧，使得如何提高燃料的经济性和降低CO2等温室气体排放量已经成为世界各国普遍关注的能源与环境问题。目前普遍使用的汽油机是在理论空燃比附近工作，目的是使安装在汽油车尾气后处理系统中的三效催化剂能将发动机排放尾气中的CO、HC和NOx高效转化成无害的CO2、H2O和N2，但是上述这种数种污染物同时高效转化的机制是建立在燃料油不完全燃烧以产生大量CO、HC等还原剂的基础上的，因此成为汽油机燃油经济性差的根本原因。稀燃汽油车安装的稀燃汽油机是一种在空燃比大于理论空燃比操作条件下工作的发动机。由于在发动机中加入过量的空气，使燃料可以得到更加完全的燃烧，因此决定了这种发动机具有比理论空燃比汽油机更加优越的燃油经济性、更低的CO、HC、NOx污染物和温室气体CO2产生量。由于稀燃汽油机排放尾气处于贫燃气氛，也就是说在发动机排放尾气存在过量氧气，而目前被广泛应用的含有贵金属如Pt、Pd、Rh的三效催化剂仅能在理论空燃比附近范围工作，才能将CO、HC和NOx三种污染物气体同时有效转化，其在过量氧气的尾气排放情况下，只能较好的转化CO和HC，却难以有效进行NOx的催化还原转化，因此使用三效催化剂用于稀燃汽油机尾气处理，会导致相当差的NOx转化率。NOx选择性还原催化剂使用烃类作为还原剂，能够在汽车尾气富氧条件下有效转化排放尾气中的NOx。将NOx选择性还原催化剂应用于稀燃汽油车尾气处理，有望满足今后颁布实施的更加严格的汽车尾气排放标准。稀燃汽油机的排放尾气温度一般比理论空燃比的汽油车低200-600℃，所以与三效催化剂相比，NOx选择性还原催化剂必须在更低的尾气温度条件下具有催化还原反应活性，才能使尾气中NOx得到更多转化。目前NOx选择性还原催化剂可以大致分成贵金属、沸石和金属氧化物三种类型。对于贵金属类型催化剂，其低温活性较好，但是存在活性温度范围窄、产生大量N2O的不足；而沸石类型催化剂存在水热稳定性差的问题；在金属氧化物类型催化剂中，一些金属氧化物催化活性组分如Ag、Cu、In等对NOx还原反应表现出很好的选择性和较高的反应活性，因此具有潜在的应用前景。对于Ag/Al2O3催化剂，以烯烃、高碳数的烷烃及醇类等烃类为还原剂，在中高温区间表现出很好的NOx还原反应活性，尤其以乙醇作为还原剂，其活性温度范围更是可以落在稀燃汽车发动机的尾气排放温度范围之内，因此在较大程度上具有开发应用的可能。目前世界各国对Ag/Al2O3催化剂进行了较深入的基础性理论研究，但是对于如何优化整体式催化剂制备工艺以使这种催化剂的NOx还原反应性能得到改善，这方面的研究报道并不是很多。将微波技术应用于诱导催化反应、催化剂制备是近些年来在催化领域中取得的最新进展，如在诱导催化反应方面将微波技术应用于有机卤代烃的分解、甲烷转化、烃的氧化等；在催化剂制备方面，利用微波对水的介电加热作用进行A型、X型、Y型、ZSM-5型等分子筛的合成，与传统的水热合成方法相比，微波合成法能同时大量成核且能大幅度缩短晶化时间，获得均匀细小的晶粒，比表面积增大；最近也有一些学者利用微波技术将一些无机盐类负载在分子筛等粉末载体上，由于微波提高了活性组分分散性，从而使催化剂表现出比传统负载方式更好的活性和选择性。与传统的负载方式相比，用微波法负载活性组分在分子筛等载体上，具有以下优点分散度高；处理时间短，效率高；处理样品简单，避免了溶液的混合、烘干及焙烧。在催化剂的制备过程中，我们意想不到的发现，与等体积浸渍结合常规加热干燥相结合的制备工艺相比，以过量浸渍法和微波干燥或常规干燥相结合的工艺制备得到的Ag/Al2O3整体式催化剂表现出更加优异的NOx转化性能，尤其是催化剂的低温反应活性。当转化相同组成的模拟稀燃汽油车尾气时，专利技术的催化剂的NOx最高转化效率比传统等体积浸渍结合烘箱干燥方法制备出的催化剂要高出30％以上，并且温度窗口也向低温区发生了明显移动。因此，当前专利技术的催化剂克服了以往制备的Ag/Al2O3整体式催化剂的不足，可以更好的用于稀燃汽车尾气处理。
技术实现思路
本专利技术在堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆以溶胶凝胶法制备的高比表面积活性氧化铝(Al2O3)涂层材料，并以过量浸渍法将Ag分散负载在活性Al2O3涂层材料上，然后通过微波干燥、焙烧活化等制备工艺步骤，即得到所需催化剂。该催化剂的组分含量为Ag，0.5-4wt％(占涂层量的质量百分比)；Al2O3涂层材料含量，2-50wt％(占陶瓷载体重量的质量百分比)。一种，该制备方法包括以下步骤(1)以拟薄水铝石干胶粉为原材料、硝酸为胶溶剂、尿素为分散剂，通过球磨得到具有窄粒径分布和适宜粘度的铝溶胶，其含固量为5-50wt％；(2)将200-800孔/英寸2堇青石蜂窝陶瓷载体浸入上述制备的铝溶胶液中20-180秒的时间，取出后用压缩空气轻轻吹出载体孔道中多余的溶胶，在80-200℃干燥2-10小时，400-800℃焙烧2-6小时形成Al2O3涂层；形成的Al2O3涂层材料为高表面积活性Al2O3，涂层的负载量为蜂窝陶瓷载体重量的2-50wt％； (3)测量所述蜂窝陶瓷载体上Al2O3涂层的饱和吸水量并计算Al2O3涂层上银的负载量，配制相应浓度的硝酸银溶液；(4)将已涂覆Al2O3涂层的载体过量浸没于所述配制的硝酸银溶液中30-120分钟后取出，将催化剂载体孔道中残留的多余硝酸银溶液用压缩空气吹出，得到负载Ag的催化剂，其Ag负载量为氧化铝涂层量的0.5-4wt％；(5)将以上述过量浸渍法负载Ag的催化剂以微波干燥5-20分钟或常规的电热烘箱干燥方式在60-200℃、2-12小时的方式进行干燥，300-700℃空气气氛中焙烧处理2-6小时，即制备得到Ag/Al2O3催化剂。微波加热是体相快速加热方式，可在相当大程度上降低整体式催化剂内部的温度和湿度的梯度分布，减少Ag活性组分在干燥过程中的迁移和聚集，使Ag活性组分在活性Al2O3涂层材料表面均匀分布，提高了Ag的分散度，从而使催化剂的NOx还原反应性能得到改善。本专利技术提供的一种稀燃汽油车尾气排放氮氧化物选择性还原催化剂的制备方法，通过该种制备方法制备得到的NOx选择型催化还原催化剂，在稀燃汽车尾气排放温度的范围内，尤其低温范围，可以获得对气态污染物NOx很高的催化转化效率，同时催化剂也具有很高的还原选择性，既对NO能够完全还原到N2，解决了NOx在富氧条件下难以去除的问题，达到控制稀燃汽车尾气排放的目的，可以取得良好的环境效益。附图说明图1是Ag/Al2O3催化剂的NOx转化率随反应温度的变化曲线图，其中横坐标为反应温度，单位℃，纵坐标为NOx转化率，单位％。具体实施例方式图1是Ag/Al2O3催化剂的NOx转化率随反应温度的变化曲线图，其中横坐标为反应温度，单位℃，纵坐标为NOx转化率，单位％。附图1中的三条曲线方块线表示以等体积浸渍结合常规电热烘箱干燥制备得到的Ag/Al2O3催化剂的NOx转化率随反应温度的变化曲线；圆形线表示以过量浸渍结合常规电热烘箱干燥制备得到的Ag/Al2O3催化剂的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种稀燃汽油车尾气排放氮氧化物选择性还原催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：（１）以拟薄水铝石干胶粉为原材料、硝酸为胶溶剂、尿素为分散剂，球磨，得到铝溶胶，其含固量为５－５０ｗｔ％；（２）将２００－８００孔 ／英寸↑［２］堇青石蜂窝陶瓷载体浸入上述制备的铝溶胶液中２０－１８０秒，取出，用压缩空气轻轻吹出载体孔道中多余的溶胶，在８０－２００℃干燥２－１０小时，４００－８００℃焙烧２－６小时形成氧化铝涂层；（３）测量所述堇青石蜂窝陶瓷载体上 氧化铝涂层的饱和吸水量并计算氧化铝涂层上银的负载量，配制相应浓度的硝酸银溶液；（４）将已涂覆氧化铝涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体过量浸没于步骤（３）配制的硝酸银溶液中３０－１２０分钟后取出，将催化剂载体孔道中残留的多余硝酸银溶液用压缩空气 吹出，得到负载Ａｇ活性组分的催化剂；（５）将以上述过量浸渍法负载Ａｇ活性组分的催化剂以微波干燥５－２０分钟，３００－７００℃空气气氛中焙烧处理２－６小时，即制备得到Ａｇ／Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：康守方，李俊华，傅立新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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