[发明专利]合金金属为载体的柴油车尾气四效催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油车尾气净化领域，具体涉及一种制备性能优化的以合金金属为载体的柴油车尾气四效催化剂的方法。

技术背景

近几年机动车尾气排放是最强劲的污染源之一，在大城市中由于大量使用公共汽车和柴油货车，污染十分严重，据国际权威机构的研究报告显示，世界150座大城市中，我国的北京、上海、广州、西安、沈阳五大城市空气污染排在前10名，开展柴油机尾气净化技术研究和催化剂的研制工作已成亟需。众所周知，对于汽油车的尾气净化，最为有效的方法是采用三效催化剂。但是柴油车大部分为稀混和气工况，混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故CO和HC排放明显低于汽油机，NOx排放与汽油机相当，但柴油机的PM(碳烟颗粒)排放却明显高于汽油机，再加上PM和NOx生成机理的矛盾，从而决定了柴油机排放控制的重点在于PM和NOx的控制。因此，三效催化剂不能用于柴油机。在柴油机的排气净化系统中，目前很少见到在排气系统中不外加还原剂的前提下，可在同一催化床上同时去除CO、HC、PM和NOx的四效催化剂。

柴油车尾气四效催化剂的工作原理为：根据柴油车尾气排气特点，不需外加还原剂，对轻、重型柴油车尾气排放的PM、HC、CO和NOx同时消除。其中尾气中所含O₂为氧化剂，PM为还原剂，发生如下反应：

(1)氧化反应：

2CO+O₂＝2CO₂

4HC+5O₂＝4CO₂+2H₂O

2NO+O₂＝2NO₂

(2)还原反应：

2C(PM)+2NO₂＝2CO₂+N₂

C(PM)+2NO＝CO2+N2

(3)氧化反应：

C(PM)+O₂＝CO₂

CO+O₂＝CO₂

4HC+5O₂＝4CO₂+2H₂O

在富氧条件下，NOx的还原变得更加困难，通常采用外加还原剂(例如，氨或尿素还原NOx)的方法，不仅投资偏高及操作复杂，而且工作可靠性能较差。如果利用尾气中的PM、HC和CO作为还原剂，通过采用理想的四效催化剂，同时去除PM、HC、CO和NOx，可以避免外加还原剂所带来的成本、高操作复杂等一系列问题。本发明针对以上问题，通过生产与实践而总结出了一套完整的富氧条件下柴油机尾气四效催化剂的生产工艺。

发明内容

本发明的目的是在柴油车尾气处理器的合金金属载体上提供一种具有抗高温氧化的、与金属载体有着较强结合能力的四效催化剂的制备方法。

本发明所述方法，包括以下步骤：

1)将各硝酸盐及硼酸加蒸馏水分别配制成一定质量浓度的溶液，然后将各硝酸盐的水溶液与硼酸水溶液混合，在10℃～60℃的温度下搅拌0.5～2.5小时，直到所有盐完全溶解，最终体系中硼酸的质量浓度为7～35％，九水硝酸铝的质量浓度为5～85％，六水硝酸锰的质量浓度为0～70％，六水硝酸钴的质量浓度为3～60％，六水硝酸铬的质量浓度为0～80％，三水硝酸铜的质量浓度为3～65％。

2)称取4.5～10克浓度为60％～95％的乙醇、0.5～1.5克水、0.1～1.5克浓度为65～80％的浓硝酸，将三种溶液混合并搅拌均匀后，再称取9～27克的正硅酸四己酯，缓慢、间歇、同时强力搅拌的倒入上述三种混合液中，最终形成透明的混合溶液；

3)调节步骤2)配制的溶液的pH值为1～5，然后将溶液缓缓的注入到30～50克步骤1)的混合液中，同时强力搅拌，最终形成的混合液为玻璃涂层的溶胶-凝胶溶液；

4)通过浸渍涂敷的方法在合金金属载体上制备玻璃涂层；

5)将铂、铑、钯贵金属盐化合物加蒸馏水稀释后混合，配制贵金属催化剂层溶液；

6)通过浸渍涂敷的方法在玻璃涂层上制备贵金属催化剂层，从而得到金属合金为载体的柴油车尾气四效催化剂。