[发明专利]一种用于消除氮氧化物催化净化过程中有害副产物的含稀土金属的氧化催化剂

说明书

技术领域

本发明是一种氧化催化剂，用于消除氮氧化物净化催化剂在净化氮氧化物过程中产生 的一氧化碳以及残留碳氢化合物等副产物。其特征在于，该催化剂将铜作为活性组分，以 稀土铈作为助剂组分，将两者以浸渍法负载在无机氧化物载体上构成。该氧化催化剂，在 270℃时对CO的转化率接近100％，在柴油机排气温度的范围内(200℃～500℃)，可以 将尾气中的一氧化碳，碳氢化合物以及含氧有机物完全氧化消除。该催化剂活性组分为 普通金属，氧化能力适中，催化效率高，与氮氧化物净化催化剂联合使用时，既不会影响对 氮氧化物净化催化剂的活性，又能有效的去除一氧化碳、碳氢化合物以及含氧有机物等副 产物。

技术背景

柴油机具有优良的动力性和经济性，是未来机动车发展的一个主流方向。但同时，柴油 机在燃烧过程中产生的有害污染物也不容忽视。其中，颗粒物和氮氧化物是柴油机的两大污 染物。我们开发的银组分负载在多孔性无机氧化物载体上的氮氧化物净化催化剂，能够在很 宽的温度范围内，以碳氢化合物或者含氧有机物为还原剂，很好的净化氮氧化物，使之转化 为无害的氮气。但是我们注意到，在净化氮氧化物的过程中，有大量的一氧化碳产生，而在 氮氧化物净化催化剂转化率较低的温度区间，气体中有一定量的剩余还原剂。为了使柴油机 尾气的净化更加完善，有必要对净化氮氧化物过程中产生的有害副产物进行处理。

目前，用于消除柴油机尾气中一氧化碳和碳氢化合物的柴油机氧化催化剂，普遍使用贵 金属为活性组分，成本较高。而且贵金属氧化催化剂氧化能力太高，并不适用于置于氮 氧化物净化催化剂后消除一氧化碳和剩余还原剂。研究表明，商业的贵金属氧化催化剂置于 氮氧化物净化催化剂后，在消除一氧化碳和碳氢化合物的同时，使氮氧化物的转化效率大大 降低。我们需要的是一种氧化能力适中的氧化催化剂，它与氮氧化物净化催化剂联用时，既 可以在较低温度即完全消除副产物一氧化碳和碳氢化合物，又不会影响氮氧化物的催化净化 效率。另外，为了减轻尾气催化净化系统的负担，该种催化剂的效率应该很高，需要量应该 远小于氮氧化物净化催化剂，并且此种催化剂与氮氧化物催化剂应保持最紧密的组合方式。

发明内容

本发明提供一种用于消除氮氧化物净化催化剂在净化氮氧化物过程中，产生的一氧化碳 和残留碳氢化合物的氧化催化剂。其特征在于，该催化剂由铜作为活性组分，以稀土铈作 为助剂组分，将两者以浸渍法负载在无机氧化物载体上构成。活性组分由金属元素重量换算 值1-15％的铜通过浸渍法负载于无机氧化物载体上。助剂组分由金属元素重量换算值5-50％ 的稀土铈通过浸渍法负载于无机氧化物载体上。无机氧化物是二氧化硅、γ-三氧化二铝、氧 化锆，氧化镧，氧化锌，二氧化钛其中的一种或一种以上氧化物的混合物。该催化剂使用铜 为活性组分，来源广泛的稀土铈作为助剂组分，简单易得的无机多孔性材料为载体。制 备方法简单，采取普遍使用的浸渍法。本发明是在充分考虑到以往的研究成果基础上， 进行了大量研究的结果。所提供的催化剂在柴油机尾气温度范围内，体积为氮氧化物净化 催化剂的三分之一时，完全转化了气体中的一氧化碳和碳氢化合物，且不影响氮氧化物的 催化净化效率，达到完全消除柴油机气体污染物的目的。

本发明的催化剂以铜为主要活性组分，以稀土铈为助剂组分，将两组分负载在一定 形态的无机氧化物载体上构成。前述活性组分由下列铜的化合物中至少一种或者一种以上 的混合物得到：硝酸铜，硫酸铜，乙酸铜，氯化铜。前述助剂组分由下列稀土铈的化合物 中至少一种或者一种以上的混合物得到：硝酸铈，硫酸铈，磷酸铈，醋酸铈。前述无机氧化 物载体可以是二氧化硅、γ-三氧化二铝、氧化锆，氧化镧，氧化锌，二氧化钛中至少一种或 一种以上无机氧化物的混合物。无机氧化物载体比表面积至少大于20平方米/克，无机氧化 物载体是粉末。