[發明專利]一種汽車尾氣凈化催化劑

有效

• 申請號: 201210466258.1
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102921448A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 薛君;劉俊權;趙世濤;代隆軍;申力濤;舒興旺
• 申請（專利權）人: 山西省交通科學研究院
• 主分類號: B01J29/035
• 分類號: B01J29/035;B01D53/94
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

技術領域

本發明涉及一種用于凈化汽車尾氣的催化劑及其制備方法，屬于環境保護催化技術領域。

技術背景

汽車尾氣催化轉化器的核心部分是催化劑，其工作原理是利用排放廢氣中殘余的氧氣和排放較高的溫度，在催化劑表面進行氧化-還原反應，使有害物質CO、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NO_x）轉變成無毒害的CO₂、H₂O和N₂，從而減少對環境的污染。目前常用的汽車尾氣凈化催化劑的活性組分是貴金屬，例如Rh-Pt、Rh-Pd、Rh-Pt-Pd、Pt-Pd這些組合，其具有起燃活性好、耐老化性能好、抗中毒能力強等優點，但由于其資源緊缺、價格昂貴，造成整個催化劑成本較高，限制了該類催化劑的應用。

為減少成本，人們開始研究用非貴金屬催化劑替代貴金屬催化劑，如：Co-BEA（意大利專利：MI?93A?2337）、Fe-Mo/ZSM-5（中國專利：公開號CN1401412A）、Pt/Al₂O₃（R.Burch,J.Catal.176(1998)204）等，這些報道的催化劑活性不高，穩定性較差，易因SO₂、水蒸氣中毒而失活，且污染物轉化率較低；因而，影響著催化劑的實用性。

發明內容

本發明目的是克服上述問題和不足，提供一種具有介孔特征的整體式催化劑，并將催化劑應用到汽車尾氣的有效凈化脫除中。

本發明所述的汽車尾氣凈化催化劑為整體式催化劑，由載體和涂層組成；所述涂層為雙層結構，其中第一層由氧化鋁和助劑直接涂覆在載體上；第二層由氧化鋁、助劑和介孔材料涂覆在第一層涂層上；所述介孔材料由一種或幾種介孔特征催化劑組成；該汽車尾氣凈化催化劑第一層涂層質量占總質量的5-15%，第二層涂層質量占總質量的3-10%，其中介孔材料質量占第二層涂層質量的20-80%。

所述介孔特征催化劑由孔徑為2-50納米的介孔分子篩SBA-15和活性組分組成，活性組分負載到介孔分子篩SBA-15的內孔道表面；活性組分質量占介孔特征催化劑總質量的1-20%。

所述的活性組分為：Co、Fe、Ni、Mn、Cr、Cu、Al、V、Ag以及其金屬氧化物中的一種或幾種混合物。

所述的介孔特征催化劑采用浸漬法、離子交換法或原位合成法將活性組分負載到介孔分子篩SBA-15的內孔道表面。

所述載體是菁青石蜂窩狀載體或金屬蜂窩狀載體。

所述助劑為鑭、鈰、鐠、釹、鋯、鈦、鉬的氧化物中的一種或幾種，助劑與氧化鋁的質量比為(1:6)-(1:2)。

本發明制備的具有介孔特征的整體式催化劑用于汽車尾氣催化凈化脫除過程中將活性離子或氧化物引入介孔材料的孔道中，一方面使其得到了很好的分散，呈現出較高的催化活性；另一方面活性組分得到了固定，避免了其流失、揮發、高溫燒結的發生。本發明制備的汽車尾氣凈化催化劑成本低，且具有較高的催化活性，可大幅有效地降低汽車尾氣排放所產生的氮氧化物、一氧化碳、碳氫化物碳等系列污染物，使汽車的排放達到國家標準（GB?18285-2005），從而達到保護環境的目的。

具體實施方式

下面通過實例來進一步說明本發明的特點，而非限制本發明；本發明的突出特點和顯著進步，絕不限制于下述實例。

實施例1：

1.介孔特征催化劑的制備：采用浸漬法分別將Cu和Al、Cr、Ag負載到孔徑為30-50納米的介孔分子篩SBA-15的內孔道表面得到介孔特征催化劑Cu-Al/SBA-15、Cr/SBA-15和Ag/SBA-15；其中，Cu-Al/SBA-15中Cu和Al的質量分數為13.7%，Cu和Al的質量比例為1:2；Cr/SBA-15中Cr的質量分數為7.0%；Ag/SBA-15中Ag的質量含量為5.5%；

2.第一層涂層：將氧化鋁和助劑漿體涂覆在菁青石蜂窩狀載體中，晾干；氧化鋁和助劑的質量比為5:1；助劑為氧化鑭和氧化鈰，其質量比為1:1；

3.將步驟1制備的Cu-Al/SBA-15、Cr/SBA-15、Ag/SBA-15按質量比為2：2：1的比例混合加進球磨機中將其有效研磨與混合，混合后為介孔材料，然后將其與氧化鋁、助劑漿體攪拌均勻，涂覆于步驟2制備的第一層涂層上，所述助劑為氧化鑭和氧化鈰，氧化鋁、氧化鑭和氧化鈰的質量比為10:1:1；晾干后置于高溫爐中，在500℃中焙燒10小時，制成整體式催化劑，即為汽車尾氣凈化催化劑。