[发明专利]用于汽车尾气处理的NOx储存－还原催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法，具体地说，涉及一种具有NO_x储存-还原功能的汽车尾气净化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着汽车数量的急剧增加，汽车排放的尾气成为大气的主要污染源之一，汽车排放尾气中的CO、HC、NO_x等成分严重危害公共环境和人类健康。为了净化来自常规汽油发动机的大部分尾气，目前大都使用三元催化剂。上述三元催化剂对污染物的净化效率受空燃比影响很大，其中对NO_x的净化效率会随空燃比的增加而急剧降低，所以柴油机、贫燃汽油机等产生的尾气中过量氧的存在使上述三元催化剂对NO_x的净化几乎不起作用。但是，由于贫燃发动机具有常规发动机无法比拟的优点：燃料燃烧完全，CO、HC等有害物的排放量少，燃烧最高温度低，燃烧效率高，同时还可减少CO₂的排放，因此贫燃条件(λ＞1)下NO_x的净化是当今世界环保领域具有挑战性的课题。欧美和日本已经广泛开展了对贫燃发动机尾气净化的研究，且主要集中在选择催化还原(SCR)、直接催化分解、储存-还原和多元多功能催化等技术方面。其中NO_x储存-还原(NSR)催化净化技术由于其净化效率高、温度窗口宽、操作费用低等诸多优点而日益受到重视。

NO_x储存-还原催化剂作为一种贫燃条件下有效消除NO_x的催化剂，其基本原理是在贫燃条件下催化剂载体将NO_x吸附储存起来，然后在富燃条件(λ＜1)下释放出NO_x，使NO_x在催化剂作用下与还原剂发生氧化还原反应转化为N₂。但NO_x储存-还原催化剂极易受硫中毒、热劣化、表面碳沉积等因素影响而失活，尤其是前两种因素，这在一定程度上限制了NO_x储存-还原催化剂的应用。

NO_x储存-还原催化剂中的NO_x吸附储存组分多为强碱性的碱金属及碱土金属。现有技术一般将碱(土)金属分散在Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等氧化物上或用含有碱(土)金属的钙钛矿、水滑石等作为NO_x吸附储存组分。

另外，NO_x储存-还原催化剂表面由于碱金属和碱土金属的存在，当它暴露在少量的SO₂气体中时很容易产生硫酸盐。由于硫溢流到Pt周围的NO_x吸附储存活性位，造成活性位的大量快速损失；SO₂在Pt位被氧化为SO₃，SO₃强烈吸附在邻近的碱(土)金属上，并形成硫酸盐，特别是稳定的硫酸钡。随着硫酸盐的累积增加，会阻塞NO_x从Pt到邻近吸附位的表面扩散和脱附-再吸附通道，导致催化剂的NO_x吸附储存功能的丧失。因此，提高催化剂的抗硫中毒能力也是开发NO_x储存-还原催化剂要重点考虑的问题。

CN1479648A公开了一种用于在富氧气氛中净化废气的NO_x储存-还原催化剂，该催化剂主要由负载于载体材料上的催化促进涂层和支撑催化促进涂层的陶瓷基材组成，所述催化促进涂层包含铂等贵金属催化剂和NO_x存储组分，所述NO_x存储组分包含碱金属并且可以含有碱土金属、稀土金属等，所述载体材料可以为多孔性铝酸钙、铝酸钾、钛酸锆等。

日本特开平8-117597号公报公开了一种利用膨润土(蒙脱石)作为载体的NO_x储存-还原催化剂。该催化剂是以层间含有氧化钛的层状粘土矿物(膨润土)作为载体，在由上述粘土矿物和氧化钛形成的载体的细孔内表面负载催化活性成分钒或铜，得到具有微细孔多的高比表面积结构的高活性催化剂。该催化剂不含贵金属活性组分。

因此，目前希望开发出用于净化汽车尾气的吸附储存能力强、催化活性高且抗硫中毒能力强的NO_x储存-催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种NO_x储存-还原能力强、催化活性高的用于净化汽车尾气的NO_x储存-还原催化剂及其制备方法。