一种三元催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种三元催化剂，以多孔陶瓷为基体，其上设有催化层，所述催化层包括第一催化层和第二催化层；所述第一催化层包括第一催化部分和第二催化部分，所述第二催化层包括第三催化部分和第四催化部分；其中，第三催化部分位于第一催化部分的正下方，第四催化部分位于第二催化部分的正下方。本发明专利技术还提供了该催化剂的制备方法。本发明专利技术制得的催化剂在老化前的HC、CO、NOx的催化性能好，并在一定条件的老化后，催化性能依然良好，体现了良好的抗老化能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对汽车废气污染物(C0、HC、N0x)起三元催化净化作用的稀土复合氧化物-贵金属蜂窝催化剂及其制备方法。
技术介绍
汽车尾气催化净化的目的就是将有害的CO和HC氧化为CO2和H2O,将NOx还原成N2。由于汽车尾气的化学成分很复杂，其转化率除和催化剂的活性有关外，还和反应气是氧化性气体还是还原性气体有关，因此催化剂在功能上分为氧化型和还原型两部分。氧化型催化剂主要催化CO和HC的氧化反应，主要反应如下: 2C0+02-2C024HC+502- 4C02+2H20 hc+no2-C02+H20 还原型催化剂主要催化NOx的还原反应: 2N0+C0-N2+C02 2N0+HC-N2+H20+C02 因两种反应要求的化学环境不同，故早期的催化剂将两者分立。后来由于发动机的改进，实现了可使两种功能兼容的化学环境；由于催化剂制备技术的改进，使氧化与还原两种活性中心共存于同一个催化剂上，最终出现了三元催化剂TWC (Three - way catalyst)。目前的三元催化剂制备主要是在堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆一层具有高比表面积的氧化铝涂层以更好的负载贵金属，如专利技术专利CN101161337A以堇青石质蜂窝体作为基体，以多孔陶瓷为基体，其上设有催化层，其中，第一层催化层为活性氧化铝担载稀土金属、碱土金属中的一种或几种的混合，第二层催化层为氧化铝担载具有抗毒性和非零残余活性的第一活性贵金属，还包括第三层催化层为具有催化活性的第二贵金属，第四层催化层为稀土、碱土或过渡金属的氧化物。这种催化剂具有 较好的催化性能和热稳定性，并且适应较宽的空燃比范围，即可以在较宽的范围内氧化和还原的效率都比较高，但是碱土金属和稀土金属的氧化物与贵金属分别处于不同的层，总层数为4层，总体厚度较大，气体扩散缓慢，反应灵敏性差并且每一层覆盖整个载体表面，在催化时不能完全利用，利用率不高。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的三元催化剂存在厚度大，气体扩散慢，反应灵敏性差和利用率不高的技术问题，提供一种厚度小、气体扩散慢、反应灵敏性差、利用率高的催化剂及其制备方法。本专利技术公开了一种三元催化剂，以多孔陶瓷为基体，其上设有催化层，所述催化层包括第一催化层和第二催化层；所述第一催化层包括第一催化部分和第二催化部分，所述第二催化层包括第三催化部分和第四催化部分；其中，第三催化部分位于第一催化部分的正下方，第四催化部分位于第二催化部分的正下方，所述第一催化部分为第一载体氧化物担载具有抗毒性的第二活性贵金属，第二催化部分为第二载体氧化物担载具有抗毒性的第三活性贵金属，第三催化部分为第三载体氧化物担载具有抗毒性的第三活性贵金属，第四催化部分为第四载体氧化物担载具有抗毒性的第一活性贵金属；所述第一载体氧化物、第二载体氧化物、第三载体氧化物和第四载体氧化物各自独立为稀土金属、碱土金属一种或几种的氧化物和活性氧化铝。本专利技术还公开了一种该三元催化剂的制备方法，包括以下步骤: 51、制备第三催化部分用的涂覆料液:将稀土金属和碱土金属的硝酸盐，加入去离子水，配置成第一溶液；然后向稀土金属的复合氧化物粉末加入去离子水，添加聚乙二醇混合均匀得到第二溶液；向拟薄水铝石中加入第二溶液和第一溶液，搅拌得到第三溶液；再加第三活性贵金属的硝酸盐溶液，以球磨方式混合均匀制得第一涂覆料液； 52、将步骤SI所制备得到的涂覆料液注入带有刻度的平底容器内，液面高度控制在陶瓷基体高度的一半位置；取陶瓷基体放入平底容器内，在陶瓷基体的上部套上抽真空装置，控制抽真空的条件，使得涂覆料液在陶瓷基体内的液面高度到达一半时停止抽真空；将载体取出，在取出过程中保持陶瓷基体上下方向不变，利用吹扫设备从没有浆料的一端向有浆料的一端吹气，直至没有液体流出；最后干燥、焙烧制备得到第三催化部分； 53、制备第四催化部分用的涂覆料液:将稀土金属和碱土金属的硝酸盐，加入去离子水，配置成第四溶液；然后向稀土金属的复合氧化物粉末加入去离子水，添加聚乙二醇混合均匀得到第五溶液；向拟薄水铝石中加入第五溶液和第四溶液，搅拌得到第六溶液；再加第一活性贵金属的硝酸盐溶液，以球磨方式混合均匀制得第二涂覆料液； 54、将步骤S3所制备得到的涂覆料液注入带有刻度的平底容器内，液面高度控制在陶瓷基体高度的一半位置；将步骤S2中的陶瓷基体倒置放入平底容器内，在陶瓷基体的上部套上抽真空装置，控制抽真空的条件，使得涂覆料液在陶瓷基体内的液面高度到达一半时停止抽真空；将载体取出，在取出过程中保持陶瓷基体上下方向不变，利用吹扫设备从没有浆料的一端向有浆料的一端吹气，直至没有液体流出；最后干燥、焙烧制备得到第四催化部分； 55、制备第一催化部分用的涂覆料液:将稀土金属和碱土金属的硝酸盐，加入去离子水，配置成第七溶液；然后向稀土金属的复合氧化物粉末加入去离子水，添加聚乙二醇混合均匀得到第八溶液；向拟薄水铝石中加入第八溶液和第七溶液，搅拌得到第九溶液；再加第二活性贵金属的硝酸盐溶液，以球磨方式混合均匀制得第三涂覆料液； 56、将步骤S5所制备得到的涂覆料液注入带有刻度的平底容器内，液面高度控制在陶瓷基体高度的一半位置；将步骤S4中的陶瓷基体倒置放入平底容器内，在陶瓷基体的上部套上抽真空装置，控制抽真空的条件，使得涂覆料液在陶瓷基体内的液面高度到达一半时停止抽真空；将载体取出，在取出过程中保持陶瓷基体上下方向不变，利用吹扫设备从没有浆料的一端向有浆料的一端吹气，直至没有液体流出；最后干燥、焙烧制备得到第四催化部分； 57、制备第二催化部分用的涂覆料液:将稀土金属和碱土金属的硝酸盐，加入去离子水，配置成第十溶液；然后向稀土金属的复合氧化物粉末加入去离子水，添加聚乙二醇混合均匀得到第十一溶液；向拟薄水铝石中加入第十一溶液和第十溶液，搅拌得到第十二溶液；再加第三活性贵金属的硝酸盐溶液，以球磨方式混合均匀制得第四涂覆料液； S8、将步骤S7所制备得到的涂覆料液注入带有刻度的平底容器内，液面高度控制在陶瓷基体高度的一半位置；将步骤S6中的陶瓷基体倒置放入平底容器内，在陶瓷基体的上部套上抽真空装置，控制抽真空的条件，使得涂覆料液在陶瓷基体内的液面高度到达一半时停止抽真空；将载体取出，在取出过程中保持陶瓷基体上下方向不变，利用吹扫设备从没有浆料的一端向有浆料的一端吹气，直至没有液体流出；最后干燥、焙烧制备得到第四催化部分。本专利技术的三元催化剂只有两层，三元催化剂的厚度薄，有利于气体的扩散，提高了反应灵敏度，并且本专利技术的两层结构的三元催化剂含有四个催化部分，第一催化部分与第二催化部分位于第一催化层，第三催化部分和第四催化部分位于第二催化层，可以在催化时最大可能的利用没一催化部分，提高三元催化剂的利用率。附图说明图1为本专利技术的三元催化剂的示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术公开了一种三元催化剂，以多孔陶瓷为基体，其上设有催化层，所述催化层包括第一催化层和第二催化层；所述第一催化层包括第一催化部分和第二催化部分，所述第二催化层包括第三催化部分和第四催化部分；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元催化剂，其特征在于，以多孔陶瓷为基体，其上设有催化层，所述催化层包括第一催化层和第二催化层；所述第一催化层包括第一催化部分和第二催化部分，所述第二催化层包括第三催化部分和第四催化部分；其中，第三催化部分位于第一催化部分的正下方，第四催化部分位于第二催化部分的正下方，所述第一催化部分为第一载体氧化物担载具有抗毒性的第二活性贵金属，第二催化部分为第二载体氧化物担载具有抗毒性的第三活性贵金属，第三催化部分为第三载体氧化物担载具有抗毒性的第三活性贵金属，第四催化部分为第四载体氧化物担载具有抗毒性的第一活性贵金属；所述第一载体氧化物、第二载体氧化物、第三载体氧化物和第四载体氧化物各自独立为稀土金属、碱土金属一种或几种的氧化物和活性氧化铝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍隆，徐斌，向其军，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：