[發明專利]稀燃汽油發動機尾氣脫硝催化復合體及制備方法

無效

• 申請號: 201110091838.2
• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102728382A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 劉瑞軍
• 申請（專利權）人: 劉瑞軍
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01D53/94;B01D53/56;F01N3/10
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 孫國振

技術領域：

本發明屬于車輛領域，具體涉及汽車尾氣凈化器

背景技術：

由于人類對汽車的依賴性進一步增強，汽車的數量呈現爆炸式增長。汽車發動機尾氣中的氮氧化物會大量排放到大氣之中，汽車尾氣中的氮氧化物(NO_x)是大氣主要的污染物，氮氧化物不但會對人類的呼吸系統造成傷害，而且光化學煙霧污染、城市灰霾天氣、大氣酸沉降等問題的罪魁禍首。對于汽油發動機而言，為了降低尾氣排放標準，基本都加裝了三元復合催化器。以往的三元復合催化器在理論空燃比(14.7)的工況下能夠較好的凈化CO，HC化合物及NO_x，但隨著分層燃燒等發動機稀燃技術(加大空氣與燃油的混合比例)的發展，發動機尾氣中含有大量沒有參與燃燒的O₂，尾氣中存在的CO，HC等還原物質被氧氣氧化為CO₂和H₂O，還原物質的減少就導致氮氧化物不能全部被還原為無害的N₂和H₂O。為了達到徹底凈化氮氧化物的目的，目前采用向排氣系統中添加還原劑(氨氣或尿素)的方法(SCR)，但這種方法存在還原劑添加困難和易造成二次污染的問題。另外，現有的復合三元催化劑使用的催化劑是貴金屬(Pt/Rh/Pd)等，這些金屬不但價格昂貴而且耐硫性差。

發明內容：

本發明的目的是提供一種稀燃汽油發動機尾氣脫硝催化劑復合體及制備方法，克服現有的三元復合催化器催化復合體不適于稀燃技術，導致還原劑添加困難和易造成二次污染的問題及使用(Pt/Rh/Pd)等貴金屬不價格昂貴、耐硫性差等不足。

發明的催化劑復合體由蜂窩狀鈦白粉(TiO₂)載體和附著在載體上的金屬鉑(Pt)、稀土金屬鈰(Ce)、和金屬銅(Cu)組成，催化劑各原料用量的重量份數比例為：金屬鉑(Pt)4-8重量份、稀土金屬鈰(Ce)30-90重量份、金屬銅(Cu)80-130重量份。

本發明中催化劑復合體的制備方法包括下述步驟：

1、將鈦白粉(TiO₂)為基材的蜂窩狀載體浸入濃度為75％的5水硫酸銅溶液中，在18-25℃條件下保持3-5小時時間，然后放入烘干箱在85-110℃范圍中進行12-15小時的烘干，將烘干后的載體入馬弗爐在500-800℃范圍中進行5-7小時的焙燒，獲得銅/鈦白粉(Cu/TiO₂)催化劑復合體；

2、將經步驟1形成銅/鈦白粉(Cu/TiO₂)催化劑復合體浸入濃度為45-55％的稀土鈰鹽溶液中18-25℃條件下浸5-7小時，這里所采用的鈰鹽是指醋酸鈰(Ce(CH₃COO)₃)。然后放入烘干箱在85-110℃范圍中進行12-15小時的烘干，將烘干后的載體入馬弗爐在500-800℃范圍中進行5-7小時的焙燒，形成鈰/銅/鈦白粉(Ce/Cu/TiO₂)催化劑復合體；

3、將步驟2得到的鈰/銅/鈦白粉催化劑復合體浸入濃度為55-75％的硝酸鉑鹽溶液中，18-25℃條件下浸3-5小時，然后放入烘干箱在85-110℃范圍中進行12-15小時的烘干，將烘干后的載體入馬弗爐在500-800℃范圍中進行5-7小時的焙燒，即制得稀燃汽油發動機尾氣脫硝鉑/鈰/銅/鈦白粉(Pt/Ce/Cu/TiO₂)催化劑復合體。

本發明的有益效果是

1)采用了國內產量豐富的稀土金屬鈰最為次級催化金屬，促進了在稀燃發動機運行工況時硝酸鹽的穩定性，利于氮氧化合物的益處和還原，并明顯降低了氮氧化合物無害轉化的溫度。

2)本發明采用穩定金屬Cu作為耐硫添加劑，明顯提高了催化劑本身抗硫中毒的能力。

3)通過使用次級催化劑(Ce)的方法，催化劑的制造過程中明顯降低了貴金屬Pt的使用量，降低了催化劑成本。

4)模擬結果和初步的實驗結果表明，Pt/Ce/Cu/TiO₂催化劑能夠在較低的溫度條件下(100-350℃)，對稀燃汽油發動機尾氣中的NO_x進行了高效還原。

附圖說明

附圖為本發明催化劑復合體與現有的三元催化劑復合體(Pt/Ba/Al₂O₃)的NO_x熱溢出對比實驗曲線圖。

具體實施方式