[發明專利]凈化貧燃發動機尾氣的鈰鋯鋇銅氧化物催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200910193321.7
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN101695661A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 郭錫坤;彭桂芳;陳耀文
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01D53/94;B01D53/72;B01D53/62;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 汕頭市高科專利事務所 44103
• 代理人: 王少明

涉及領域

本發明涉及機動車尾氣的凈化處理技術，具體是凈化處理貧燃發動機尾氣中烴類化合物、一氧化碳和氮氧化物的三效催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著機動車數量的迅速增加，排放到大氣中的烴類化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_x，其中NO占90％以上)日益增加，給人類的生產生活帶來的影響也越來越大。為了減少污染，各國都制定相關的標準、法律來限制機動車尾氣的排放。歐洲已經由歐I到了歐V，我國在2007年實施了國III的排放標準。為了緩解全球性的能源危機，節能型貧燃發動機的開發與應用日趨發展。貧燃發動機排放出的尾氣中HC和CO將會減少，而NO將會增加?，F在，如何高效消除HC，CO和NO的問題，受到國內外的高度重視，開發新型的三效催化劑成為目前的熱點課題。

在汽車尾氣中HC和CO是通過氧化反應轉化的，而NO是通過還原反應去除掉的。節能型貧燃發動機中通入的O₂是過量的。在這種情況下，要同時高效消除HC，CO和NO是存在較大困難的。

新一代三效催化劑研制的關鍵問題是拓寬催化劑的三效窗口。CeO₂能夠發生獨特的、可逆的氧化還原反應而表現出強大的儲存和釋放氧的功能，并且向CeO₂中添加Zr，Y，Ba等可以提高CeO₂的熱穩定性。因此，近年來普遍利用Ce-Zr固溶體作載體，負載Pd，Pt，Rh等貴金屬研制新型三效催化劑。但貴金屬資源匱乏，價格昂貴，使用貴金屬明顯提高了催化劑的價格。另外催化劑中的貴金屬回收比較困難。因此現在的催化劑研究者都致力于低貴金屬型的研究。

中國專利公開說明書CN101024182A公開一種銅鈰碳煙脫除催化劑及其制備方法，以可溶性鈰鹽和銅鹽為原料，檸檬酸為絡合劑，少量聚乙二醇為增稠劑，采用溶膠-凝膠法制得通式為Cu_xCe_1-xO_2-x(x＝0.03～0.2)催化劑，在該催化劑存在下，可將模擬柴油車富氧燃燒的尾氣中的CO基本脫除，碳煙的燃燒溫度降低到320～420℃，該技術方案中銅的含量較低，催化活性低，未提及對HC、NO具有處理效果。

CN101239313A公開的汽車尾氣凈化催化劑CuO-CeO₂-Al₂O₃，以模擬柴油車尾氣為反應氣氛，能夠脫除碳煙中的CO，在一定程度上還原NO，并將燃燒溫度降低到接近400℃。該技術方案的燃燒溫度仍較高，對HC、NO的處理效果也不理想。

CN101474553A公開的三效催化劑含有鈰、鋯和銅的氧化物，可以明顯降低NO、HC、CO的轉化溫度，具有三效的催化凈化效果，對CO的脫除溫度是200℃以上，NO的脫除溫度300～350℃，但是300～350℃對HC的脫除效果只達到60～70％，仍有必要進一步提高HC的脫除效果。

發明內容

本發明的目的在于提高貧燃發動機尾氣中烴類化合物(HC)處理效果，對一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO)也同時具有凈化處理效果的三效催化劑及其制備方法。

本發明催化劑含有鈰、鋯、鋇和銅的氧化物，鈰、鋯、鋇和銅的氧化物的摩爾比為2～15∶5～40∶1∶0.5～1.5。

本發明中，鈰的氧化物包括Ce₂O₃、CeO₂以及Ce₂O₃、CeO₂之間的氧化物相或Ce₂O₃、CeO₂的組合物，鋯的氧化物包括ZrO₂，鋇的氧化物包括BaO，銅的氧化物包括Cu₂O、CuO以及Cu₂O、CuO之間的氧化物相或Cu₂O、CuO的組合物。

本發明中，鈰、鋯、鋇和銅的氧化物的摩爾比優選的是4.5～10∶10～28∶1∶0.8～1.3，更優選是5.5～7.0∶22～28∶1∶0.8～1.3。

上述催化劑的一種制備方法包括以下步驟：

A.按所述摩爾比將水溶性鈰鹽、鋯鹽和鋇鹽形成水溶液組合物；