一种同时去除CO、CH、NOx、PM催化剂及其制备方法技术

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种同时去除一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术和环保催化材料领域。
技术介绍
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国现有汽车保有量已突破亿辆大关，且仍以每年10%的速度递增。汽车在提高生产效率和提供便捷生活的同时，所排放的尾气已成为我国大中型城市空气污染的主要来源，包括大量一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)、氮氧化物(NOx)、硫化物、颗粒物(PM)、甲醛、丙烯醛等，严重威胁动植物生长及人体健康，且具有一定的致癌、致畸、致突变性，从而给国民经济造成巨大损失。在汽车尾气排 放系统中装有高效汽车尾气净化催化剂是汽车尾气净化的一种行之有效的方法。现有汽车尾气净化催化剂需同时发生氧化和还原反应，方可同时去除汽车尾气中的有害气体，如CO、He、NOx，故而被称为三效催化剂。随着我国《环境空气质量标准》(GB3095-2012)出台，尤其是国V汽车尾气排放标准的提出，对汽车尾气的排放限制日趋严格，并将颗粒物(PM)纳入了排放标准之一，因而开发一种高效、廉价、抗热性能好，且可同时去除CO、HC、NOx, PM四种有害成分的催化剂具有重大现实意义。专利CN1239017A公开了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，该催化剂以涂有氧化铝的蜂窝陶瓷为载体，以稀土金属、过渡金属和贵金属为活性组分，制备出高效处理汽车尾气净化催化剂。与现有技术相比，该专利技术的关键技术在于改性氧化铝的制备方法，制备所得到的氧化铝热稳定性能明显提高，然而该工艺较为复杂，操作繁琐，不易实现工业化；此外，贵金属颗粒极易在经高温处理的氧化铝表面发生迁移和聚集，造成严重烧结现象，大大降低贵金属活性位点，从而降低催化反应活性。专利CN1628904A公开了一种在过量氧存在条件下具有催化活性高和热稳定性好的汽车尾气催化剂，制备工艺简单，但该催化剂低温条件下的催化活性较为一般，无法有效去除汽车冷启动时所排放的HC和CO。专利CN1355066A公开了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，该催化剂以堇青石蜂窝体为载体，内涂层以活性氧化铝担载稀土以及过渡金属复合氧化物为组分，外涂层以贵金属为活性组分，该催化剂起燃温度低、使用寿命长，但该催化剂以PcUPt或Rh的三效催化剂，价格昂贵，且而对PM的去除效果有待深入探究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述不足，提供一种同时去除CO、CH、NOx, PM催化剂及其制备方法。该催化剂利用稀土大分子尺寸效应，形成稀土与稀有金属锆的固溶体、钙钛矿型复合氧化物，稳定的活性组分晶体结构，可防治高温烧结，提高了催化剂的热稳定和抗中毒性能力，延长催化剂使用寿命；利用稀土材料储放氧能力和稀土与贵金属的协同催化作用，拓宽催化反应温度窗口，降低贵金属用量，实现CO、HC、NOx和PM的同时有效去除，达到国V排放标准，制备出一种高效、廉价的汽车尾气净化催化剂。本专利技术一种同时去除CO、CH、NOx, PM催化剂及其制备方法是采取以下技术方案实现 一种同时去除C0、CH、N0x、PM催化剂，其特征在于所述催化剂以稀土与稀有金属锆的固溶体、钙钛矿型复合氧化物和少量的贵金属Ag和PcUPt或Rh中的一种或两种为活性组分，以自制蜂窝陶瓷为载体，活性组分中稀土与稀有金属锆的固溶体和钙钛矿型复合氧化物总负载量的质量百分含量为5 20%，贵金属负载量的质量百分含量为O. 0Γ %ο所述催化剂活性组分通式为=AgqE1IAyZiVyBCOx，其中E为贵金属，Α、Β为稀土金属，C为过渡金属，且0〈y〈l，0〈q〈l。上述活性组分中E为贵金属钼(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)中一种或两种；所述A、B为稀土镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)中的两种；所述C为过渡金属铜(Cu)、钴(Co)、锰 (Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)中的一种。所述自制载体是以氧化硅、氧化铝、氧化镁为主要组成成分，其中原料质量百分配比为氧化硅30 55%、氧化铝20 40%、氧化镁10 30%，按上述质量百分配比混合，经高温焙烧而成，载体晶形完整，稳定性好，使用质量浓度为5 20%的酸对载体进行改性处理，以实现消除杂质，增加比表面积为目的；所述质量浓度为5 20%的酸为草酸、乙酸或硝酸。本专利技术一种同时去除CO、CH、N0x、PM催化剂的制备方法，其具体步骤如下 (O自制载体的制备 所述自制载体的制备是将氧化硅、氧化铝、氧化镁按一定质量百分配比混合，其中氧化硅30 55%、氧化铝20 40%、氧化镁10 30%，挤压成型后置入马弗炉中，经130(Tl400°C，4 6h高温焙烧，再经质量浓度为5 20%草酸、乙酸或硝酸煮沸2 3h，经8(T12(TC，2h干燥，再经400^600 0C，4 6h焙烧，获得自制蜂窝陶瓷载体； (2)活性组分浸溃液的制备 浸溃液I :首先配制A盐、B盐、C盐和锆盐的水溶液，并添加适量络合剂，置于90°C恒温水浴中直至现溶胶状；其中所述的A盐、B盐、C盐为乙酸盐、草酸盐或硝酸盐，锆盐为乙酸锆、草酸锆或硝酸锆；所述的络合剂为柠檬酸、柠檬酸铵或尿素；制备所获得的AyZivyBCOx活性配方中，A与Zr的摩尔比为y l-y,即AyZivyOx固溶体，B与C的摩尔比为1:1，(Am++Zr4+)> (Bn++C0+)与络合剂的摩尔比为 1:1: (O. 5 2)，且 0〈y〈l; 浸溃液2 :将贵金属Ag盐和E盐按摩尔比q 1-q配制成贵金属浸溃液，且0〈q〈l ;所述Ag盐为盐酸银、硝酸银或醋酸银，E盐为贵金属钼、钯和铑的盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐； (3)活性组分的负载 取上述自制蜂窝陶瓷载体50g浸溃于浸溃液I中，持续90°C恒温水浴，该过程中可适量补充去离子水促使浸溃液维持溶胶状态；取出后经12 24h自然晾干和8(Tl2(TC，f4h鼓风干燥，再置于马弗炉中经50(T70(TC，2 5h焙烧，或重复浸溃、干燥和焙烧以制备一定负载量的催化剂，使稀土与稀有金属锆的固溶体和钙钛矿型复合氧化物总负载量的质量百分含量为5 20%;将上述催化剂再次浸溃于浸溃液2中2 4h，经12 24h自然晾干，8(Tl2(TC，r4h鼓风干燥，再置于马弗炉中经50(T700°C，2^5h焙烧，使贵金属氧化物的总负载量为质量百分含量O. Γ %,即制得一种同时去除CO、CH、NOx, PM催化剂。本专利技术的有益效果本专利技术所制备的催化剂实现了低温催化处理HC和CO，解决汽车低温冷启动时高浓度的HC和CO排放的重大难题。应用稀土稀有基金属氧化物具有能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧的双重特性，增强催化剂在富氧条件下NOx的去除能力和贫氧条件下HC和CO的去除能力，提高催化剂的抗中毒水平；利用少量贵金属、稀土稀有基还原体系和钙钛矿型复合氧化物的协同耦合作用，以实现CO、HC和PM的氧化和NOx的还原，达到同时消除上述四种有害成分的目的，降低成本，突破现有三效催化剂的技术瓶颈。本专利技术是一种高效同时去除一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)催化剂。本专利技术制得的催化剂采用浸溃法，制备工艺简单，操作方便，成本低廉，便于大规模生产，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时去除CO、CH、NOx、PM催化剂，其特征在于：所述催化剂以稀土与稀有金属锆的固溶体、钙钛矿型复合氧化物和少量的贵金属为活性组分，以自制蜂窝陶瓷为载体，活性组分中稀土与稀有金属锆的固溶体和钙钛矿型复合氧化物的总负载量的质量百分含量为5~20%，贵金属负载量的质量百分含量为0.01~1%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈树宝，严小康，祝社民，陈英文，黄琼，李兵，
申请(专利权)人：山东天璨环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：