本发明专利技术提供一种低温下高活性、易再生的汽车尾气中NOx净化催化剂。该催化剂在较宽的空燃比范围内均表现高的NOx净化活性，且可操作窗口较宽。所制备的催化剂包含三层，第一层为经过酸和热处理后的铝土矿基体，第二层为稀土金属、碱土金属和过渡金属组成的复合涂层，第三层为活性金属。催化剂保持高的NOx净化性能，且热失活的催化剂通过还原剂5vol%H2/Ar和CO再生，、可以恢复大部分失去的活性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种低温下高活性、易再生的汽车尾气中NOx净化催化剂。该催化剂在较宽的空燃比范围内均表现高的NOx净化活性，且可操作窗口较宽。所制备的催化剂包含三层，第一层为经过酸和热处理后的铝土矿基体，第二层为稀土金属、碱土金属和过渡金属组成的复合涂层，第三层为活性金属。催化剂保持高的NOx净化性能，且热失活的催化剂通过还原剂5vol%H2/Ar和CO再生，、可以恢复大部分失去的活性。【专利说明】低温下高效、易再生的氮氧化物净化催化剂
本专利技术属于工业催化应用领域，具体涉及一种催化剂应用于净化汽车尾气中的NOx。
技术介绍
NOx是大气环境的主要污染物之一，其重要来源之一是机动车排放的尾气。目前汽车尾气中的NOx净化催化剂主要包含三部分组成，即催化剂载体、活性涂层和催化活性组分，另外，为了提高催化剂的性能，在活性涂层和催化组分中加入少量的助剂，主要是稀土氧化物和碱土金属氧化物。载体通常有两种几何形式:球状和蜂窝载体，球状载体制备简单成本较低，而且具有较高的比表面积，但机械性能不理想、气流阻力大，实际使用时有不少难以克服的困难，国内对它的研究比较多，但国外的研究和实际应用很少。在我国，目前对汽车尾气净化的研究达到了欧IV水平的三效催化剂，主要采用陶瓷蜂窝状材料或金属作为基体，涂层中主要为高比表面、多孔状的Al2O3以及CeO2-ZrO2组分涂层在堇青石载体上，活性组分为Pt-Pd-Rh ，但是该类型催化剂在富氧条件下对NOx的净化效果不佳。目前国内外脱硝的技术主要有三种，NOx直接分解，选择性催化还原(SCR)及NOx储存/还原(NSR)技术。然而，无论是目前的三效催化剂还是NSR或SCR催化剂，一般采用的均是贵金属型催化剂。这2种净化技术采用的均是催化剂性能较优的贵金属Pt，Pd或Rh，其贵金属价格昂贵，且资源有限，贵金属催化剂的热稳定性低，抗SO2中毒性能差和催化剂容易失活，限制了机动车尾气中的NOx净化催化剂的进一步应用。目前NOx净化领域的前沿研究主要集中在提高催化剂的热稳定性和抗SO2中毒能力，很多研究专注于不断寻找新的催化载体或改变原有载体以提高催化剂的催化性能，因此寻找一种性能好的新型催化剂载体具有十分重要的意义，NOx净化常用载体有Al2O3,CeO2-ZrO2等氧化物或复合氧化物。近年来，国内外的相关研究主要集中在提高催化剂的净化效率和降低催化剂的制备成本，我们课题组结合之前的研究，以铝土矿为基体，通过稀土金属、碱土金属和过渡金属和活性金属组成的复合涂层制备了三层汽车尾气NOx净化催化齐U。并通过汽车中实际存在的各种恶劣气氛的模拟，测试催化剂的NOx净化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温、高活性、易再生的NOx选择性催化还原净化催化齐U，该催化剂在较宽的空燃比范围内均表现高的NOx净化活性，且可操作窗口较宽。本专利技术提供的汽车尾气净化催化剂包含3层，第一层是采用酸和热处理的铝土矿基体，第二层是稀土金属、碱土金属和过渡金属组成的复合涂层，第三层是N1、Ag、Mn、V2O5,W和Mo等中一种或任意两种组合。所述催化剂中的基体是酸和热处理的铝土矿，其特征在于:所述酸和热处理铝土矿采用如下办法制备获得:经过弱酸，水热、扩孔、焙烧及氢气处理.具体如下:(1)铝土矿基体的预处理:a:弱酸预处理2-10h，水热130-170°C处理48-96h，焙烧温度400-550°C，氢气还原4-8h.(2)第二层和第三层在60-80°C和快速搅拌下通过涂层方式涂在铝土矿基上，并烘干；(3)然后在400-550°C焙烧。处理后的铝土矿在液氮温度为_196°C下利用氮气吸附/脱附测试比表面积为170-200m2/g，优选190-200m2/g。所述的催化剂第二层是稀土金属、碱土金属和过渡金属组成的复合涂层，其特征在于:在搅拌下将稀土金属、碱土金属和过渡金属加入到铝土矿的基体的浆料中，搅拌时间I ?6h0所述的催化剂第三层是由N1、Ag、Mn、V205、W和Mo等中一种或任意两种组成,其特征在于:通过接近真实的汽车尾气成分模拟测试，优选Ag和Mn，再通过不同含量的Ag和Mn的NOx净化性能评估，优选出Ag和Mn的含量为载体理论质量的3-6%左右，继续增加含量会引起NOx净化性能降低。所述失活催化剂的再生方法，其特征在于:包含在还原条件下将失活的催化剂通过还原气体接触，将催化剂采用还原剂5vol%H2/Ar和CO再生。还原时间为30min_12h，优选60_90min。本专利技术的催化剂在较宽的空燃比(A/F)为0-16内均表现出较好的NOx净化性能，且可操作温度窗口较宽(100-500°C )。【专利附图】【附图说明】图1为不同催化剂的NOx催化性能；图2为不同空燃比对催化剂出口 NOx的影响。【具体实施方式】本专利技术用于NOx净化催化的催化剂，可以以颗粒形式使用，也可以作为涂层负载于整体式多孔基体上作整体式催化剂。本专利技术的NOx净化催化剂可以单独负载于一个基体上作为催化剂，也可以与目前的三效催化剂组分混合组成一个多元催化剂。下面结合实施例更具体的对本专利技术的催化剂加以说明，但这些实施例对本专利技术的范围无任何限制。实施例1(I)本专利技术的第一步骤是处理铝土矿基体，催化剂的第二层是由稀土金属、碱土金属和过渡金属组成的复合涂层，具体为:在搅拌下将稀土金属(La或Nd)碱土金属(K或Ba)碱土金属(Fe、Co)加入到招土矿的基体的衆料中，搅拌I?6h。经120°C烘干过夜,烘干后将样品研磨成粉末加入一定量的水，通过快速搅拌装置将浆液搅拌均匀。第三层为活性金属的涂层，具体为:将配有含有l_10wt%的硝酸银的盐溶液，将其涂在前面制备好的浆液中。经120°C烘干过夜，550°C焙烧4h，即得汽车尾气净化催化剂。标记为催化剂I。(2 )对比样 PtAl2O3 和 AgAl2O3 的制备步骤:(i) Al2O3 的合成:A1 (NO3) 3.9H20 为原料，溶于一定量的蒸馏水中，以NH3.Η20为沉淀剂，离心、烘干、400-550°C焙烧。(ii)涂层IH2PtCl6.6H20和AgNO3。其质量分数都为lwt%，烘干取20-30目备用。标记为对比样。实施例2催化剂的第一层和第二层同实施例1。第三层为活性金属的涂层为Ni，具体为:将配有含有l_10wt%的硝酸镍溶液，将其涂在前面制备好的浆液中。经120°C烘干过夜，550°C焙烧4h，即得汽车尾气净化催化剂。标记为催化剂2 (2 )对比样 PtAl2O3 和 AgAl2O3 的制备步骤:(i) Al2O3 的合成:A1 (NO3) 3.9H20 为原料，溶于一定量的蒸馏水中，以NH3.H2O为沉淀剂，离心、烘干、400-550°C焙烧。(ii)涂层上H2PtCl6.6H20和AgNO3。其质量分数都为lwt%，烘干取20-30目备用。实施例3(I)催化剂的第一层和第二层同实施例1。第三层为活性金属的涂层为Mn，具体为:将配有含有l_10wt%的硝酸锰溶液，将其涂在前面制备好的浆液中。经120°C烘干过夜，550°C焙烧4h，即得汽车尾气净化催化剂。标记为催化剂3。(2 )对比样 PtAl2O3 和 AgAl2O3 的制备步骤:(i) Al2O3 的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于净化氮氧化物净化催化剂，该催化剂包含三层，第一层采用酸和热处理后的铝土矿为基体，第二层是复合涂层，第三层是活性金属，其特征在于：所述复合涂层是由稀土金属、碱土金属和过渡金属组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王秀云，陈志林，王瑞虎，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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