具有双层孔结构氧化铝涂层的催化剂制造技术

非贵金属蜂窝陶瓷催化剂，用于汽车排气净化。蜂窝陶瓷涂有双层孔结构，改性的Ａｌ－［２］Ｏ－［３］作为催化剂的载体，催化剂的活性是铁的氧化物及由钴、镍、锰、铜，铬元素的氧化物和稀土铈或含有铈元素＞３５％的混和稀土元素的氧化物，本发明专利技术催化剂其耐热稳定性好，氧化铝涂层不易脱落，即使在较高温的使用条件下催化剂也具有较长的寿命。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种气体净化用的催化剂，特别是用于汽车排出尾气的净化。该催化剂也适用于任何含有氧化碳、烃类化合物及氮氧化物的工业废气的净化过程。随着现化工业的发展和日益增加的汽车数量，工业废气和汽车排出的尾气对环境的污染变得越来越严重。特别是这些气体中，除含有可燃性的一氧化碳、烃类化合物及其衍生物之外，尚含有危害大、又不易被除掉的氮氧化物、例如NO、NO2等。为消除这些有毒气体，特别是其中可燃性气体，通常利用催化氧化的方法。例如西德专利2,513.942，日本专利昭和60,141,667、昭和59-98,737、昭和59-32950，美国专利3,956,189、3,947,380以及中国专利85109694等所采用的技术。在已有的方法中，较多采用贵金属金属。例如铂、钯、铑作为催化剂的活性组份。虽然含贵金属的催化剂具有较高的活性和选择性，而且对氮氧化物的消除也具有一定的作用、但催化剂的制作成本昂贵，很难广泛被使用。与本专利技术的技术比较接近的中国专利85109694，采用类似的蜂窝状陶瓷和氧化铝作为载体，氧化铝涂层中加有稀土氧化物，其选用催化剂的活性组分为非贵金属铜、钒、锰、钴、镍的氧化物同时加入稀土元素氧化物。该催化剂的制备时选用较低的温度下(500℃)进行焙烧催化剂的耐热温度较低(700℃)，此外，该技术主要用催化燃烧的 具有害气体中的可燃气体CO和有机物氧化而除掉。因此，发展一种非贵金属催化剂，能同时除去工业废气及汽车排气中CO，有机烃类及氮氧化物，并且催化剂能耐高温，以适应实用化的需要，成为目前工业尚待解决的问题。本专利技术的催化剂，采用蜂窝状陶瓷质材料、和活性氧化铝作为复合载体，作为载体基础的蜂窝陶瓷体，具有任意孔道形状及外形尺寸，陶瓷体以200～400孔/寸2为宜。陶瓷体可以是董青石质或氧化铝质也可以是由金属薄片制成的多孔蜂窝体，活性氧化铝涂在陶瓷体中的孔道内壁上，为使载体氧化铝具有较强的活性、氧化铝中含有Ba、Mg、Zr、K中至少两种以上元素的硝酸盐、碳酸盐、氯化物、氢氧化物及氧化物作为添加剂，且添加剂的氧化物按重量百分比应占氧化铝的2-40％。为使复合载体具有稳定性和提供足够的表面积，涂有活性氧化铝的复合载体，按一定制备过程，并于700～1100℃温度下在空气中焙烧3～15小时，经过处理后的活性氧化铝涂层含有双涂层双层孔结构，其表面积为80～150m2/g的高表面积孔及表面积为10～70m2/g低表面积孔。这种双层孔结构是靠活性氧化铝的制备过程中加入一定比例的表面积不同的氧化铝粉于三水氢氧化铝、凝薄水铝石或硝酸铝溶液中混合制成浆液，在浆液中加入上述含Ba、Mg、Zr、K元素的添加剂后混合均匀，用浸渍法涂在蜂窝体孔道内，经过泥浆沥除后，干燥、焙烧而成。其中高表面积孔结构的活性氧化铝涂层占活性氧化铝涂层的30～50％。同时活性氧化铝涂层在一立升体积的蜂窝陶瓷体中达到100～200克为宜。本专利技术催化剂的活性组份为Co、Fe、Zr、Ni、Mn、Cu、Cr的氧化物或上述几种组成的氧化物及助催化剂稀土铈或含有铈元素＞35％的混合稀土元素的混合氧化物。催化剂的活性组份在催化剂的重量百分比为3～25％。催化剂的活性组份按下列步骤浸渍在复合载体上。1、在制备好的复合载体上首先浸渍铈或含有铈的稀土混合物的硝酸盐或氯化物的水溶液，沥除孔中多余液体后，在100～200℃干燥3～12小时，在700～1100℃下焙烧3～12小时；2、浸渍铈或者含铈稀土的载体上，用含有Fe、Co、Ni、Zr、Mn、Cu、Cr元素的一种或几种元素的混合盐溶液进行第二次浸渍，沥除孔中多余液体后，在100～150℃下干燥，3～12小时，550℃～1000℃下焙烧3～12小时；3、上述制得的催化剂在200～350℃下，用含有H2、CO、烃类化合物的还原性气体进行处理0.5～3小时，即得到本专利技术的催化剂。本专利技术较佳的制备方法和应用通过实施例给予进一步的说明。实例1催化剂的制备蜂窝陶瓷体直径100mm，长150mm、每平方寸400孔，将氢氧化铝700克，硝酸铝90克，硝酸钡50克，碳酸钾20克，表面积为100～150m2/g的氧化铝粉300克，铈镧混合稀土胶100g，脱离子水2000克，磨炼成为氧化铝胶液，再将表面积为30～50m2/g的氧化铝代替上述的氧化铝，其它成份不变，磨炼成第二种氧化铝胶液。将蜂窝陶瓷先浸入第一种胶液中10分钟，取出沥除孔中多余胶液，150℃干燥3小时，700℃焙烧5小时。再浸入第二种胶液中10分钟，经沥除于燥后，1000℃焙烧5小时。然后用含有10％Ce的硝酸铈的水溶液浸渍一小时，干燥后800℃下焙烧三小时，再用654克Co(No3)2、250克Cu(No3)2·6H2O，425克Fe(No3)2·9H2O，327克Ni(NO3)2·6H2O，215克50％Mn(NO3)2溶液，H2O1000克的溶液浸渍半小时干燥后于300℃焙烧三小时，再在250℃下用含有H2、的N2气流处理2小时，即得本专利技术的催化剂A。实例2依照实例1的制备方法。用50克氢氧化锆、20克销酸镁代替硝酸钡及硫酸钾，其余不变，制备出催化剂B。实例3依照实例1的制备方法，在用10％FeO的混合稀土，水溶液浸渍经干燥焙烧后，再用含有21％FeO的硝酸铜水溶液，23％FeO的硝酸铁水溶液15％Cr2O3的硝酸铬水溶液，等体积混合液浸渍，其余同实例1，制备出催化剂C。对比例1依照实例1的制备方法，蜂窝陶瓷只浸入第一种浆液，涂层中Al2O3量与实例1总量相同，及催化剂A对比例2依照实例1的制备方法，蜂窝陶瓷只浸第二种浆液，涂层中Al2O3总量与实例1同，其余不变，及催化剂A2实例4催化剂的评价将上述催化剂A、B、C及对比催化剂A1，A2在450℃下评价，评价用排气组成为CO1.3％，H20.3％，HL320PPm、NO900PPm、O2在0.4～1.2％变动，H2O13％，CO212％其余为N2气。在空速为20,000及200,000时条件下，O2合量在0.9％时(相当于空燃比A/F＝14.6)，其转化率数据如表1。表1催化剂 空速时 HO NOA 20,000 90 97 96.5A 200,000 85.179.583.0B 20,000 96 98 99.2B 160,000 90.292 90C 20,000 95 96.298.3C 40,000 94 92 92C 160,000 80 80.182.0A1 20,000 92 89 88A2 20,000 90 90 83由表1催化剂在160,000～200,000高空速下仍可保持较高转化率，其净化效能明显。而单涂层高温处理后催化剂净化效能较低特别是消除NO的效能明显下降。利用本专利技术提供的催化剂用于汽车排气净化，其耐热稳定性好，氧化铝涂层不易脱落，功率损失小，催化剂的寿命长，在高空燃比情况下也可作为对一氧化碳，催化燃烧和氮氧化物还原烃类化合物的二效催化剂使用。权利要求1.一种用于汽车排气净化催化剂，它由蜂窝状陶瓷质材料和氧化铝涂层为复合载体，非贵金属元素和稀土金属元素的氧化物为活性组份两部分组成，本专利技术的特征在于作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车排气净化催化剂，它由蜂窝状陶瓷质材料和氧化铝涂层为复合载体，非贵金属元素和稀土金属元素的氧化物为活性组份两部分组成，本专利技术的特征在于作为载体的氧化铝涂层是具有双涂层双层孔结构的改性氧化铝，非贵金属元素氧化物锆、钴、镍、锰、铜、铬的氧化物中的一种或几种的混合物，稀土金属元素为氧化铈或含有铈元素＞３５％的混合稀土元素的氧化物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李北芦，李时瑶，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]