[发明专利]一种净化汽车尾气用催化剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种净化汽车尾气的三效催化剂及其制备方法。该催化剂可用于汽车冷启动状况下的尾气净化，实现氮氧化合物、碳氢化合物、一氧化碳的深度脱除。

背景技术：

汽车尾气中排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等不仅危害人体健康，更破坏人类赖以生存的自然环境，已成为城市大气的主要污染源。随着我国汽车数量的迅猛增加和汽车尾气排放法规的日益严格，对汽车尾气净化三效催化剂的性能提出了新的挑战。

大量研究证明：含有贵金属钯、铂、铑的三效催化剂可同时净化汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物，在减少汽车尾气污染方面发挥了重要作用。贵金属独特的催化活性、选择性和稳定性使之在三效催化剂行业得到广泛应用。然而，随着世界汽车工业的发展，车用催化剂耗用的贵金属量逐年上升。由于贵金属资源稀少，价格昂贵，为此低含量贵金属催化剂的开发成为今后研究的必然趋势。

汽车排放污染物主要来自于冷启动过程。目前，国内外正致力于解决冷启动条件下三效催化剂的催化转化率、降低催化剂成本等问题，措施有使用密耦催化剂、电加热等技术。专利[1]CN20061020144使用密耦催化剂。专利[2]JP 2010275922采用催化剂加热技术等，但这些技术易引起催化剂的烧结，给催化剂的稳定性等方面带来了新的挑战。另外，当前三效催化剂中多采用铈锆固溶体作为助剂，该催化剂制备过程工序多，工艺复杂。因此，探索新型三效催化剂制备技术，减少冷气动过程中尾气的排放，开发出具有高活性的新型催化剂对于减缓汽车尾气对环境所造成的污染具有重要意义。

文献[1]Journal of Catalysis 271(2010)43-51中D.Weng等人利用CuOx/WOx-ZrO₂作为催化剂，用NH₃对NOx进行选择性还原。虽然不加贵金属可以降低催化剂成本，但研究结果表明：该催化剂在低温活性和选择性方面还存在明显不足。另外，NH₃对NOx进行选择性还原的催化剂通常使用在柴油机中，在汽油机中并不适用。

文献[2]Applied Catalysis B：Environmental 46(2003)687-702中A.R.Vaccaro等人利用Pt-Al₂O₃作为催化剂，用C₃H₆对NOx进行选择性还原。虽然贵金属添加量已达到1％，但研究结果表明：该催化剂在300℃以下氮氧化合物转化率不足50％，低温活性较差。

文献[3]Science，329(2010)1633-1636中M.F.Stephanopoulo等人研究了Pt-Na-SiO₂催化剂对水煤气变换反应的活性。研究结果表明：该催化剂对水煤气变换反应具有低温活性。

本发明所制备的三效催化剂具有廉价、选择性优良和稳定性好的特点，适合汽车冷启动过程中污染物的脱除。基于该类三效催化剂能改善氮氧化合物、碳氢化合物、一氧化碳的低温转化性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种适用于冷启动条件下净化汽车尾气的三效催化剂及其制备方法，该催化剂可用于汽车冷启动状况下的尾气净化，实现氮氧化合物、碳氢化合物、一氧化碳的深度脱除。

本发明涉及的三效催化剂是在Al₂O₃载体上负载碱金属及贵金属的催化剂，可表示为M-N-Al₂O₃，其中M代表碱金属K、Na；N代表贵金属Rh、Pt、Pd或其混合物，其中M的含量为0.01-3wt％，N的含量为0.1-2wt％，所述Al₂O₃为10-1500μm的γ型Al₂O₃。

本发明采用浸渍法制备三效催化剂，该制备方法的具体步骤如下：

A.用可溶性贵金属硝酸盐配制浓度为0.01-0.05g/ml的贵金属盐溶液，按贵金属占总重量0.1-2wt％的比例浸渍10-1500μm的Al₂O₃，然后于干燥箱中50-80℃条件下保持24-48小时；所述的可溶性贵金属硝酸盐是硝酸四氨合铂、硝酸铑或硝酸钯中的一种或多种；