[發明專利]用于凈化廢氣的催化劑

無效

• 申請號: 00104411.7
• 申請日: 2000-06-21
• 公開（公告）號: CN1091396C
• 公開（公告）日: 2002-09-25
• 發明（設計）人: 丁彥;呂功煊;潘霞;于翠琴;楊鳳琨
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01D53/94
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 方曉佳

本發明涉及一種用于凈化廢氣的催化劑及其制備方法。更具體地講，本發明涉及一種用于凈化汽車尾氣和工業廢氣的催化劑及其制備方法。

隨著汽車工業的發展，汽車尾氣所造成的大氣污染，特別是城市的大氣污染已十分嚴重。近年來，我國的機動車保有量保持著較快的增長勢頭，汽車排放的污染物對城市大氣污染的貢獻已達到很高的比例。汽車尾氣有害氣體主要由CO、NO_x、CH等成分構成。這些氣體對人體健康以及公共環境的危害很大。目前，控制汽車造成的污染已成為城市的污染治理的一個緊迫的任務。

目前已有不少有關汽車尾氣凈化催化劑方面的研究和專利，如CN85109694，CN1119127A，CN1072107，US4820678，US5164350，US5182249等，這些專利可以有效地控制CO、CH、NO的排放。可是人們對汽車尾氣凈化催化劑提出了更高的要求，隨著公路建設的發展，車速的提高，要求三元催化劑具有穩定的抗高溫性能。另外，大量的汽車尾氣是在啟動時排出的，降低催化劑的起燃溫度成為目前三元催化劑研制工作中的一個非常重要的方向。

目前，廢氣凈化催化劑的載體改性時普遍采用活性Al₂O₃，但是，眾所周知，隨著溫度升高，氧化鋁會發生相變，如下式所示：

隨著相變的發生，氧化鋁的比表面積也會隨之減小，從而導致催化劑活性組分，特別是貴金屬活性組分聚積和被包裹，而導致催化劑活性下降，壽命縮短。因此改性氧化鋁，使其在高溫下仍具有高比表面積，成為尾氣凈化催化劑研制工作中的關鍵。其中美國專利5260241中介紹了磷酸鹽對氧化鋁的改性。CN1160599A中，用鐵鉻木質素磺酸鹽改性氧化鋁漿料，從而達到對氧化鋁涂層的改性。

本發明的目的是提供一種三元催化劑，使其具有很高的催化轉化效率，良好的抗鉛、硫中毒性能，以及較長的耐久性能的同時，著重提高催化劑的抗高溫性能，降低催化劑的起燃溫度。

本發明的催化劑選用的載體是堇青石蜂窩載體，表面含有由ABC三種氧化物和碳酸鹽改性的活性氧化鋁層，A為至少一種Ca，Ba，Sr，Mg的氧化物或碳酸鹽、B為La，Ce的混合氧化物或碳酸鹽、C為：Zr，Y，Si中至少兩種的混合氧化物。

改性的活性氧化鋁層的重量為載體重量的8-25％，其中，A為氧化鋁涂層質量分數的0.5-8％，B為氧化鋁涂層質量分數的3-35％，C為氧化鋁涂層質量分數的0.1-5％。

其中，B中Ce∶La的摩爾數比為2-4∶1。

本發明催化劑活性組分由兩層組成：

第一層由復合氧化物DEF組成，其含量為催化劑質量分數的0.1-10％。

D選用La、Ce一種；E選用Mg、Ca、Sr的一種或兩種；F由Mn的氧化物和至少一種Cu、Cr、Ni、Fe的氧化物組成。

其中D/E＝0.1-7，E/F＝0.1-2。

第二層由貴金屬Pt-Rh-Pd組成，貴金屬的總含量為催化劑質量分數的0.001-1.5％。貴金屬組份中，Pt/Rh質量分數比為3-10∶1。

本發明的催化劑還可以通過如下措施來實現：

催化劑選用的載體是堇青石蜂窩載體，表面含有由ABC三種氧化物和碳酸鹽改性的活性氧化鋁層，A為至少一種Ca，Ba，Sr，Mg的氧化物或碳酸鹽、B為La，Ce的混合氧化物或碳酸鹽、C為：Zr，Y，Si中至少兩種的混合氧化物。

改性的活性氧化鋁層的重量為載體重量的8-25％，其中，A為氧化鋁涂層質量分數的0.5-8％，B為氧化鋁涂層質量分數的3-35％，C為氧化鋁涂層質量分數的0.1-5％。

其中，B中Ce∶La的摩爾數比為2-4∶1。

本發明催化劑活性組分由兩層組成：

第一層由復合氧化物DEF組成，其含量為催化劑質量分數的0.1-10％。

D選用La、Ce一種；E選用Mg、Ca、Sr的一種或兩種；F由Mn的氧化物和至少一種Cu、Cr、Ni、Fe的氧化物組成。

其中D/E＝0.1-7，E/F＝0.1-2。

第二層，貴金屬采用單Pd，貴金屬的總含量為催化劑質量分數的0.001-1.5％，應至少一種La、Mo、Zr的氧化物作為助劑，助劑含量為貴金屬質量分數的1-10倍。

本發明催化劑的制備方法包括以下步驟：

1).堇青石蜂窩載體表面改性活性氧化鋁層的制備