三元催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种三元催化剂，包括蜂窝状载体，其特征是：在所述蜂窝状载体上附着下层涂层，在下层涂层上附着中间Rh涂层，在中间Rh涂层上附着上层Rh涂层；所述中间Rh涂层和上层Rh涂层中负载的Rh的质量比为1~5:1，在下层涂层上负载Pd或Pt。所述上层Rh涂层中的Rh负载在铈锆固溶体上，所述铈锆固溶体的组份为：20wt%~70%的ZrO2、20wt%~70wt%的CeO2和10wt%~15wt%的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述中间Rh涂层中的Rh负载在氧化锆复合氧化物上，所述氧化锆复合氧化物的组份为：80wt%~90wt%的ZrO2和10wt%~20wt%的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种。本发明专利技术具有更高的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物处理能力，尤其提高了Rh催化还原氮氧化合物的活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三元催化剂，尤其是一种用于汽车尾气净化的三元催化剂。
技术介绍
汽车尾气的主要污染物是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)，利用安装在排气系统的催化剂可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳(CO2)、水(H2O),并同时使氮氧化合物还原为氮气(N2),实现尾气的净化，这种催化剂通常称为三元催化剂。三元催化剂由两部分组成:蜂窝状的陶瓷或金属载体，以及附着在载体上的催化剂涂层。催化剂涂层通常由具有较大比表面积的氧化物材料(如氧化铝)、储氧材料和分散在氧化物或储氧材料表面的贵金属活性组分(常为Pt (钼)、Pd (钯)、Rh (铑)中的一种或几种)组成。其中的储氧材料一般为含铈锆的复合氧化物，它通过吸附储存尾气中的氧或释放出氧来调节尾气中氧化性组分和还原性组分的比例，使一氧化碳和碳氢化合物被氧化的同时氮氧化合物被还原。为了提高汽车冷启动时污染物的转化效率，三元催化剂常被安装在靠近发动机排气歧管出口的位置，在汽车高速行驶时，三元催化剂的床层温度可达到9000C 1100°C的高温。主要为了抑制高温条件下Rh与Pd (或Pt)的合金化作用而使催化剂活性下降，目前的三元催化剂通常都采用双涂层结构，即附着在蜂窝载体上的下涂层担载Pd (或Pt)，而附着在下涂层上的上涂层担载Rh，为了使催化剂有足够的储氧能力，通常在Rh涂层有大量的储氧材料和一定量的氧化铝或氧化锆。虽然Rh负载在储氧材料上可以使储氧能力大幅提高，也抑制了高温条件下Rh与氧化铝的不利的相互作用，但是，储氧材料的储放氧功能使其负载的Rh更容易处在氧化态，而氧化态的Rh催化氮氧化合物还原的活性很低，即使是在发动机尾气由稀变浓的瞬态工况。为此，近年来有一些研究人员提出将Rh负载在不含CeO2或含极少量CeO2的ZrO2的复合氧化物上，显著提高了高温老化后Rh催化还原氮氧化合物的活性，但是由于储氧能力的不足，瞬态工况的污染物排放很高，尤其是对尾气空燃比变化非常敏感的氮氧化合物排放。虽然可通过在下层Pd (或Pt)涂层增加储氧材料提高储氧能力，但是由于气 体扩散距离对储氧能力的影响很大，储氧能力的提高是很有限的。此夕卜，Pd (或Pt)涂层储氧材料过多也会导致高温富氧条件下更多的Rh向下层迁移并与Pd(或Pt)发生相互作用而使催化剂活性下降。一般地，在理论空燃比卿Lambda等于I)的尾气气氛条件下，Rh具有最高的催化三种污染物转化的活性，同时，Rh更容易在高温富氧气氛(即Lambda大于I)条件下被老化而失活。所以，如果可使气氛的空燃比波动在接触Rh之前被尽量消除而更趋近于理论空燃t匕，那么可以进一步提高Rh的高温抗老化能力和催化污染物转化的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三元催化剂，具有更高的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物处理能力，尤其提高了 Rh催化还原氮氧化合物的活性。按照本专利技术提供的技术方案，所述三元催化剂，包括蜂窝状载体，其特征是:在所述蜂窝状载体上附着下层涂层，在下层涂层上附着中间Rh涂层，在中间Rh涂层上附着上层Rh涂层；所述中间Rh涂层和上层Rh涂层中负载的Rh的质量比为5:1，在下层涂层上负载Pd或Pt。在一个具体实施方式中，所述上层Rh涂层中的Rh负载在铈锆固溶体上，所述铈锆固溶体的组份为:20wt% 70% 的 Zr02、20wt% 70wt% 的 CeO2 和 10wt% 15wt% 的 La203、Y203、Pr60n、Nd2O3中的一种或几种；所述中间Rh涂层中的Rh负载在氧化锆复合氧化物上，所述氧化错复合氧化物的组份为:80wt% 90wt%的ZrO2和10wt% 20wt%的La2O3、Y2O3、Pr6O1 ^Nd2O3中的一种或几种；所述下层涂层中的Pd或Pt负载在铈锆固溶体上，所述铈锆固溶体的组份为:20wt% 70% 的 Zr02、20wt% 70wt% 的 CeO2 和 10wt% 15wt% 的 La203、Y2O3> Pr60n、Nd2O3中的一种或几种。在一个具体实施方式中，所述中 间Rh涂层中的Rh负载在氧化锆复合氧化物上，所述氧化错复合氧化物的组份为:80wt% 89.9wt%的Zr02、0.1 10wt%的CeO2和10wt% 19.9wt% 的 La2O3' Y2O3> Pr6O11, Nd2O3 中的一种或几种。在一个具体实施方式中，在所述蜂窝载体上，上层Rh涂层的涂覆量为3(T70g/L，中间Rh涂层的涂覆量为3(T70g/L，下层涂层的涂覆量为8(Tl60g/L。在一个具体实施方式中，所述上层Rh涂层中的铈锆固溶体的平均孔径为20 50nm。在一个具体实施方式中，所述上层Rh涂层包括负载Rh的铈锆固溶体和La2O3掺杂的氧化铝(La2O3-Al2O3);负载Rh的铈锆固溶体与La2O3-Al2O3的质量比为2 5:1。在一个具体实施方式中，所述中间Rh涂层包括负载Rh的氧化锆复合氧化物和La2O3-Al2O3 ;负载Rh的氧化锆复合氧化物与La2O3-Al2O3的质量比为2 5:1。在一个具体实施方式中，所述下层涂层包括负载Pd或Pt的铈锆固溶体和La2O3-Al2O3 ;负载Pd或Pt的铈锆固溶体与La2O3-Al2O3的质量比为1:0.5 2。在一个具体实施方式中，所述上层Rh涂层中负载Rh的含量为0.l 10g/ft3，中间Rh涂层中负载Rh的含量为0.riOg/ft3,下层涂层中负载Pd或Pt的含量为5 200g/ft3。在一个具体实施方式中，所述La2O3-Al2O3中，La2O3含量占La2O3-Al2O3的2wt%^10wt%o本专利技术的优点是: (1)本专利技术所述三元催化剂的涂层为三涂层结构，在传统的Pd(或Pt)/Rh双涂层催化剂技术的基础上，将Rh涂层分为两层，优化和提高Rh的催化活性； (2)本专利技术所述三元催化剂的上层Rh担载在CeO2质量百分比为209Γ70%的铈锆固溶体上，可以为整个催化剂提供足够的储放氧能力，以消除尾气气氛空燃比的波动；担载Rh的铈锆固溶体的平均孔径不低于20nm，采用孔径较大的铈锆固溶体提高了气氛由上层向中层和下层的扩散效率； (3)本专利技术所述三元催化剂的中层将Rh担载在氧化锆复合氧化物上，而氧化锆复合氧化物中不含CeO2或质量百分比不高于10%，由于氧化锆复合氧化物储氧量很低或没有储氧能力，负载的Rh在还原气氛工况下可很容易被还原，提高了 Rh催化还原氮氧化合物的活性；并且，Rh担载在氧化锆复合氧化物上抑制了 Rh在高温下的晶粒烧结长大，提高了 Rh的抗高温老化能力； (4)本专利技术所述三元催化剂的两层Rh涂层中合理的Rh比例既保证了催化剂足够的储氧能力，又保证了 Rh催化还原氮氧化合物的活性；上层Rh具有消除尾气气氛空燃比波动的作用，而使中间层Rh具有更高的催化活性，也抑制了下层Rh的高温失活。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1:一种三元催化剂，包括蜂窝状载体，规格为Φ101.6.ιΧ123.3πιπι，孔密度为600cpsi，孔道壁厚为4.3mil，体积为1.0L ;在所述蜂窝状载体上附着下层涂层，下层涂层的涂覆量为12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元催化剂，包括蜂窝状载体，其特征是：在所述蜂窝状载体上附着下层涂层，在下层涂层上附着中间Rh涂层，在中间Rh涂层上附着上层Rh涂层；所述中间Rh涂层和上层Rh涂层中负载的Rh的质量比为1~5:1，在下层涂层上负载Pd或Pt。

【技术特征摘要】
1.一种三元催化剂，包括蜂窝状载体，其特征是:在所述蜂窝状载体上附着下层涂层，在下层涂层上附着中间Rh涂层，在中间Rh涂层上附着上层Rh涂层；所述中间Rh涂层和上层Rh涂层中负载的Rh的质量比为f 5:1，在下层涂层上负载Pd或Pt。2.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征是:所述上层Rh涂层中的Rh负载在铈锆固溶体上，所述铈锆固溶体的组份为:20wt% 70%的Zr02、20wt% 70wt%的CeO2和10wt% 15wt%的La203、Y2O3> Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述中间Rh涂层中的Rh负载在氧化锆复合氧化物上，所述氧化错复合氧化物的组份为:80wt% 90wt%的ZrO2和10wt% 20wt%的La203、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述下层涂层中的Pd或Pt负载在铺错固溶体上,所述铈锆固溶体的组份为:20wt% 70%的Zr02、20wt% 70wt%的CeO2和10wt% 15wt%的La2O3、Y203、Pr6O11、Nd2O3 中的一种或几种。3.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征是:所述中间Rh涂层中的Rh负载在氧化锆复合氧化物上，所述氧化锆复合氧化物的组份为:80wt% 89.9wt°/c^^Zr02、0.1 10wt°/c^^Ce02和 10wt% 19.9wt% 的 La203、Y203、Pr6O11、Nd2O3 中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳军，王卫东，陈正国，毛冰斌，潘丞烨，贾莉伟，王家明，
申请(专利权)人：无锡威孚环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：