[發(fā)明專利]一種三元催化劑及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201110443256.6 | 申請(qǐng)日： | 2011-12-27 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN103182305A | 公開(kāi)（公告）日： | 2013-07-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王紹隆;徐斌;向其軍 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 比亞迪股份有限公司 |
| 主分類號(hào)： | B01J23/63 | 分類號(hào)： | B01J23/63;B01D53/94;B01D53/62;B01D53/72;B01D53/56 |
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| 地址： | 518118 廣東省*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 三元 催化劑 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及對(duì)汽車(chē)廢氣污染物（CO、HC、NOX）起三元催化凈化作用的稀土復(fù)合氧化物-貴金屬蜂窩催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)
汽車(chē)尾氣催化凈化的目的就是將有害的CO?和HC氧化為CO2和H2O，將NOX還原成N2。由于汽車(chē)尾氣的化學(xué)成分很復(fù)雜，其轉(zhuǎn)化率除和催化劑的活性有關(guān)外，還和反應(yīng)氣是氧化性氣體還是還原性氣體有關(guān)，因此催化劑在功能上分為氧化型和還原型兩部分。
氧化型催化劑主要催化CO和HC的氧化反應(yīng)，主要反應(yīng)如下：
2CO+O2——2CO2
4HC+5O2——4CO2+2H2O
HC+NO2——CO2+H2O
還原型催化劑主要催化NOX?的還原反應(yīng)：
2NO+CO——N2+CO2
2NO+HC——N2+H2O+CO2
因兩種反應(yīng)要求的化學(xué)環(huán)境不同，故早期的催化劑將兩者分立。后來(lái)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了可使兩種功能兼容的化學(xué)環(huán)境；由于催化劑制備技術(shù)的改進(jìn)，使氧化與還原兩種活性中心共存于同一個(gè)催化劑上，最終出現(xiàn)了三元催化劑TWC（Three–way?catalyst）。
目前的三元催化劑制備主要是在堇青石蜂窩陶瓷載體上涂覆一層具有高比表面積的氧化鋁涂層以更好的負(fù)載貴金屬，如發(fā)明專利CN101161337A以堇青石質(zhì)蜂窩體作為基體，以多孔陶瓷為基體，其上設(shè)有催化層，其中，第一層催化層為活性氧化鋁擔(dān)載稀土金屬、堿土金屬中的一種或幾種的混合，第二層催化層為氧化鋁擔(dān)載具有抗毒性和非零殘余活性的第一活性貴金屬，還包括第三層催化層為具有催化活性的第二貴金屬，第四層催化層為稀土、堿土或過(guò)渡金屬的氧化物。
這種催化劑具有較好的催化性能和熱穩(wěn)定性，并且適應(yīng)較寬的空燃比范圍，即可以在較寬的范圍內(nèi)氧化和還原的效率都比較高，但是堿土金屬和稀土金屬的氧化物與貴金屬分別處于不同的層，總層數(shù)為4層，總體厚度較大，氣體擴(kuò)散緩慢，反應(yīng)靈敏性差并且每一層覆蓋整個(gè)載體表面，在催化時(shí)不能完全利用，利用率不高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的三元催化劑存在厚度大，氣體擴(kuò)散慢，反應(yīng)靈敏性差和利用率不高的技術(shù)問(wèn)題，提供一種厚度小、氣體擴(kuò)散慢、反應(yīng)靈敏性差、利用率高的催化劑及其制備方法。
本發(fā)明公開(kāi)了一種三元催化劑，以多孔陶瓷為基體，其上設(shè)有催化層，所述催化層包括第一催化層和第二催化層；所述第一催化層包括第一催化部分和第二催化部分，所述第二催化層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，所述第一催化部分為第一載體氧化物擔(dān)載具有抗毒性的第二活性貴金屬，第二催化部分為第二載體氧化物擔(dān)載具有抗毒性的第三活性貴金屬，第三催化部分為第三載體氧化物擔(dān)載具有抗毒性的第三活性貴金屬，第四催化部分為第四載體氧化物擔(dān)載具有抗毒性的第一活性貴金屬；所述第一載體氧化物、第二載體氧化物、第三載體氧化物和第四載體氧化物各自獨(dú)立為稀土金屬、堿土金屬一種或幾種的氧化物和活性氧化鋁。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種該三元催化劑的制備方法，包括以下步驟：
S1、制備第三催化部分用的涂覆料液：將稀土金屬和堿土金屬的硝酸鹽，加入去離子水，配置成第一溶液；然后向稀土金屬的復(fù)合氧化物粉末加入去離子水，添加聚乙二醇混合均勻得到第二溶液；向擬薄水鋁石中加入第二溶液和第一溶液，攪拌得到第三溶液；再加第三活性貴金屬的硝酸鹽溶液，以球磨方式混合均勻制得第一涂覆料液；
S2、將步驟S1所制備得到的涂覆料液注入帶有刻度的平底容器內(nèi)，液面高度控制在陶瓷基體高度的一半位置；取陶瓷基體放入平底容器內(nèi)，在陶瓷基體的上部套上抽真空裝置，控制抽真空的條件，使得涂覆料液在陶瓷基體內(nèi)的液面高度到達(dá)一半時(shí)停止抽真空；將載體取出，在取出過(guò)程中保持陶瓷基體上下方向不變，利用吹掃設(shè)備從沒(méi)有漿料的一端向有漿料的一端吹氣，直至沒(méi)有液體流出；最后干燥、焙燒制備得到第三催化部分；
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