[发明专利]处理柴油车排放中颗粒物的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理柴油车废气排放中颗粒物的金属丝网状颗粒捕集 催化剂及其制备方法，属于催化燃烧方法净化机动车尾气排放的技术领域。

背景技术

柴油车排放过程中会产生大量的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)，氮氧 化合物(NO_X)、二氧化碳(CO₂)以及颗粒物(PM)等。其废气主要组分为 CO、HC、PM，利用安装在排气系统的催化剂可以将CO、HC氧化成二氧化碳 (CO₂)、水(H₂O)，并且可有效降低废气中PM内部可溶有机物成分的含量， 实现尾气的净化。而随着更先进燃油喷射技术的应用，PM中的可溶有机物部分 基本在机内都可净化完全，这个时候需要后处理系统处理的主要是颗粒中的碳 颗粒部分，而排放法规的不断加严就更多地需要我们考虑如何对碳颗粒进行有 效处理。

因而专门针对碳颗粒的柴油机废气处理催化剂得到了应用，在此技术中过 滤体的选择是关键。目前国内外应用最广泛的过滤材料有壁流式蜂窝陶瓷、泡 沫陶瓷、陶瓷纤维等。不同形式结构的过滤体具有不同的特点，其机理也不同。 壁流式属于表面过滤方式，泡沫式属于体内过滤方式，不同方式的过滤体其过 滤效率、可靠性及再生方式也不同。开发中的过滤器再生技术方法有多种，如 燃烧再生法、CRT法等等。燃烧再生法又分为捕集的PM在过滤器内燃烧的方 法(内燃烧法)和捕集的PM从过滤器中清扫出，单独加热、燃烧的方法(外 燃烧法)等。

目前此类催化剂大多为堇青石或碳化硅(SIC)等非金属材料的壁流式载体， 依据不同的再生方式，搭载不同的系统，它们可对PM的去除率达到90％以上。 因此该种催化剂在已经提出更高排放标准的欧美发达国家有着广泛的应用，它 们属于欧V及以上后处理系统中的常规搭配选择之一。但是此种后处理系统有 着价格高、匹配周期长、对燃油品质要求高等特点。而在现实中国目前要求达 到国IV排放标准时相对比国III基础车辆对PM的去除率只须保持在30％左右即 可，而在实际应用中，由于正常的应用发动机提供温度的再生系统匹配需要一 至两年的周期，同时目前中国国内市场上所用到的柴油中的硫含量还无法普及 达到壁流式载体所需的50ppm以下硫含量的要求。考虑到采用壁流式载体并不 是非常适合目前中国实际国情要求，同时还会带来更高的系统成本压力。

发明内容

针对现有处理柴油车废气排放中颗粒物的金属丝网状催化剂的不足之处， 本发明的目的在于设计一种处理柴油车排放中颗粒物的催化剂及其制备方法， 由于其具备特殊的载体结构，因此主要采用被动再生为主，这样可以节约大量 的标定费用及标定时间，可有效降低催化剂的整体成本，同时由于其特殊的结 构，可满足较恶劣的油品要求，更加适合中国实际国情。

按照本发明提供的技术方案，一种处理柴油车排放中颗粒物的催化剂及其 制备方法，包括金属丝网载体、铁铬铝纤维毡及涂层，其特征是：以金属丝网 载体为骨架，在相邻两层金属丝网中间间隔设置铁铬铝纤维毡；所述涂层主要 包括γ-氧化铝、铈锆固溶体及钛白粉的组合物；在所述涂层中负载贵金属，所 述贵金属为Pd、Pt中的一种物质或两种物质的组合；在间隔了铁铬铝纤维毡的 金属丝网载体上涂覆负载有贵金属的涂层。

涂敷到所述间隔了铁铬铝纤维毡的金属丝网载体骨架上的涂层量为30～300 克/升催化剂。

所述金属丝网骨架的材质为0Cr25Ni20，网眼密度为20～600目，丝径为

所述铁铬铝纤维毡的材质为0Cr20Al5，纤维毡上的孔眼大小为10～30um。

所述金属丝网状催化剂对柴油机排放废气中的颗粒物(PM)的净化效率在 10～70％之间。

在所述涂层中，铈锆固溶体的含量为13份；γ-氧化铝的含量为15～80份； 钛白粉的含量为20～40份；贵金属的总负载量在涂层中的含量为0.1～1份，单位 为质量份。

制备权利要求净化柴油车废气排放中颗粒物的金属丝网状催化剂的制备方 法包括以下步骤：

(1)骨架的制作：选择间隔铁铬铝纤维毡的金属丝网载体为骨架，在空气 中预处理，使金属丝网表面形成一层氧化物膜；