[發(fā)明專利]小型通用汽油機(jī)金屬蜂窩載體三元催化劑及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410122606.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN103877994A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何在順;蔣世中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶同慶環(huán)保技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01D53/94;B01D53/72
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 黃書凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通用汽油機(jī)尾氣凈化處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于小型通用汽油機(jī)尾氣凈化的三元催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

小型通用汽油機(jī)與汽油車一樣，尾氣中的有害物質(zhì)主要是一氧化碳，氮氧化物和碳?xì)浠衔铮壳皯?yīng)用最廣泛的尾氣處理方法就是加裝三元催化劑進(jìn)行機(jī)外凈化，它利用貴金屬及其他稀土材料的協(xié)同作用，在控制空燃比的情況下，同時(shí)凈化處理上述三種有害物質(zhì)，特別是其中的碳?xì)浠衔铮捎谛⌒屯ㄓ闷蜋C(jī)的消聲器結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小，通常要求催化劑轉(zhuǎn)化率高。

小型通用汽油機(jī)工作溫度一般在500～600℃之間波動(dòng)，偶爾會(huì)達(dá)到1000℃以上，這樣的高溫下會(huì)導(dǎo)致作為催化劑載體的活性氧化鋁發(fā)生熱衰減相變進(jìn)而引起孔容收縮，特別是在有水蒸汽存在的時(shí)候，吸附在孔容收縮載體介質(zhì)上的催化材料也會(huì)損失一部分催化劑表面的面積，相應(yīng)地催化活性也會(huì)降低。

為了提高催化劑的廢氣凈化效率，含儲(chǔ)氧材料的三元催化劑已開發(fā)并投入實(shí)際使用。通過(guò)儲(chǔ)氧材料的作用，含儲(chǔ)氧材料的三元催化劑在貧燃狀態(tài)時(shí)儲(chǔ)存含在廢氣的氧，而在富燃狀態(tài)時(shí)釋放儲(chǔ)存的氧，含儲(chǔ)氧材料的三元催化劑具有貴金屬負(fù)載在氧化鈰或其他微粒上的結(jié)構(gòu)，然而含氧化鈰或氧化鈰與鋯的復(fù)合氧化物的熱老化性能差，在熱老化過(guò)程中，復(fù)合物顆粒長(zhǎng)大導(dǎo)致比表面積衰減和儲(chǔ)氧能力下降，由于氧化鈰顆粒長(zhǎng)大，負(fù)載在氧化鈰顆粒上的貴金屬聚集而燒結(jié)，降低了自身的廢氣凈化性能。此外由于氧化鋁載體具有不規(guī)則表面，氧化鈰層中負(fù)載在氧化鋁載體孔道的貴金屬粒子可能被完全包埋，結(jié)果是導(dǎo)致催化劑的比表面積劇烈衰減。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種尾氣碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化效率高，耐熱穩(wěn)定性高的小型通用汽油機(jī)三元催化劑。

為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明提供了一種小型通用汽油機(jī)金屬蜂窩載體三元催化劑，以鐵鉻鋁金屬蜂窩為惰性載體，以比表面積為100～200m²/g的氧化鈰載體，鉑，鈀，銠為活性組分，稀土金屬氧化物為助劑，其中耐熱氧化物為θ-氧化鋁，其比表面積120～200m²/g，該θ-氧化鋁用3～8%（重量比）的鑭穩(wěn)定化，所述氧化鈰載體為薄膜狀，所述活性組分的鉑，鈀負(fù)載在氧化鈰載體上并經(jīng)焙燒固化，所述活性組分的銠負(fù)載在θ-氧化鋁上，所述θ-氧化鋁、氧化鈰、助劑質(zhì)量比為：5～40：100：11～30。

由于含有氧化鈰的儲(chǔ)氧材料以薄膜的形式應(yīng)用，制備的材料具有高的比表面積，在加熱過(guò)程中氧化鈰顆粒的不發(fā)生相應(yīng)長(zhǎng)大，從而抑制了氧化鈰比表面積的衰減。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述三元催化劑的制備方法，具體包括有如下步驟：

?1）金屬蜂窩載體預(yù)處理：用去離子水和工業(yè)脫脂劑在超聲波清洗機(jī)中對(duì)鐵鉻鋁金屬蜂窩進(jìn)行清洗，然后在100～180℃烘干0.5～2小時(shí)，再對(duì)鐵鉻鋁金屬蜂窩進(jìn)行表面高溫氧化處理，溫度為720～1000℃，時(shí)間為2～5小時(shí)。

2）高比表面積氧化鈰載體材料的制備?：稱取化學(xué)計(jì)量比的硝酸鈰，硝酸鋯，硝酸鑭，硝酸釔，配成一定濃度溶液，然后加入一定量的小分子有機(jī)物絡(luò)合劑形成金屬絡(luò)合物，最后金屬絡(luò)合物與氧化鋁作用，經(jīng)過(guò)反復(fù)的氣流磨烘干粉碎后得到高比表面氧化鈰載體，比表面積為100～200m²/g。

3）粉狀催化劑制備：將活性組分鈀、鉑分別浸漬氧化鈰載體上，將活性組分銠浸漬到3～8%鑭穩(wěn)定化的θ-氧化鋁上，θ-氧化鋁比表面積120～200m²/g，浸漬時(shí)間為4～6小時(shí)，然后在80～200℃分別烘干4～7小時(shí)，在300～600℃的溫度下分別焙燒3～6小時(shí)，以實(shí)現(xiàn)活性組分在載體表面的分散與固化。

4）過(guò)渡層漿料制備：過(guò)渡層采用擬薄水鋁石（[AlOOH]·3H2O）與1-3N的稀硝酸水溶液在室溫下反應(yīng)，調(diào)節(jié)PH在2～4，制得固含量為25～40%漿狀物，平均粒度在1～1.5um，將制備的漿狀物與助劑混合，球磨得到過(guò)渡層漿料。

5)?過(guò)渡層的涂覆：烘干與焙燒：將步驟1得到的鐵鉻鋁金屬蜂窩浸漬到過(guò)渡層漿料中，涂層涂覆量控制范圍為20～40g/l，涂層厚度為5～20um，采用負(fù)壓除去惰性載體中多余漿料，將涂覆了過(guò)渡層漿料的鐵鉻鋁金屬蜂窩在150～220℃下干燥4～7小時(shí)，然后在600～2900℃下焙燒3～26小時(shí)，使涂層固化在鐵鉻鋁金屬蜂窩上。

6）活性層漿料的制備：將步驟3得到的氧化鈰載體，加入適量去離子水，形成濕固體，經(jīng)球磨機(jī)球磨，制得固含量為22～50%漿料，所制備漿料為酸性，PH值約為2～7，漿料的PH值可通過(guò)在漿料中添加足夠的無(wú)機(jī)或有機(jī)酸來(lái)調(diào)節(jié)。