[发明专利]一种三元催化器及其催化层的涂覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机的排气净化技术，尤其涉及一种三元催化器及其催化层的涂覆方法。

背景技术

三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可以将汽车排出的尾气中的CO、碳氢化合物(HC)和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转化为无害的二氧化碳、水和氮气。

三元催化器包括壳体和载体，载体设置在壳体内，载体部件是一块多孔的陶瓷材料制成，也可以制成蜂窝状的结构，三元催化器真正起作用的不是载体本身，而是覆盖在载体上的由铂、钯、铑等贵金属组成的催化剂材料。催化剂的催化作用是在一定温度条件下才起反应，催化剂的起燃温度一般在300℃左右，即转化率达到50％时的温度，如果温度过低，则转化效率会急剧降低，则会使汽车排放的尾气没有完全转化就排放到大气中，而严重污染环境。由于三元催化器冷启动时的温度较低达不到催化剂的起燃温度；另一方面，废气与催化器中催化剂的接触过程中前后区的受热情况也有一定的温差，涂覆在催化器载体上后区的催化剂进入工作状态的速度更慢，不能较好的发挥催化剂的三元催化性能，从而在三元催化器冷启动时不能完全发挥催化剂的三元催化性能，使汽车排放的尾气中大部分的有害气体(如碳氢化合物)未被处理而直接排放到大气中造成环境污染。所以，需要设计一种三元催化器能够解决冷启动时所存在的问题。

目前最常用的三元催化器的催化层是采用整体式涂覆结构，即在载体材料上均匀的涂覆催化剂层。如中国专利(授权公告号：CN201326446Y)公开了一种三元催化器的载体，包括三元催化器和载体，在载体的进气端表面具有一定的曲率半径或斜度的面，并使催化剂均匀的涂覆在载体的内表面上，该方法虽然增加了对废气的处理能力，但是其是通过载体的体积而增加催化剂与废气的接触面积来提高三元催化器对废气的处理能力，成本相对比较高，而且催化剂采用整体式涂覆的方式，需要较大的热量才能使催化剂完全达到起燃温度，所需起燃时间较长，催化转化效率很低，不能较好的解决三元催化器冷启动时对废气的处理能力的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出一种具有针对性强、能够有效提高冷启动时催化转化率的三元催化器及其工艺简单的三元催化器催化层的涂覆方法。

本发明的目的之一可通过下列技术方案来实现：一种三元催化器，包括壳体和设置在壳体内的载体，其特征在于，所述的载体的内表面上从进气口至出气口依次涂覆有采用三元催化剂一制成的催化层一和采用三元催化剂二制成的催化层二；所述的三元催化剂二中贵金属含量低于所述的三元催化剂一中贵金属含量。

本发明的上述三元催化器的催化层采用分区涂覆，使两种催化剂被涂覆在载体的不同区域，能更有效的提高对汽车排放的尾气中有害气体的处理。在催化器的进气口端催化层一的区域上涂覆浓度较高的催化剂一，利用前区进气口端的尾气温度较高的特点，能使首先与废气接触的催化剂快速进入工作状态，达到起燃温度，提高对尾气的处理能力。增强前区催化剂一对尾气的处理能力，减少因冷启动时催化剂未达到起燃温度而使尾气的逃逸量，提高催化器的整体工作效率；而后区排气口端催化层二区域的温度相对较低，催化剂进入工作状态相对较慢，且后区催化层二区域上的催化剂对尾气中有害气体的处理量也相对较低，如果涂覆高浓度的催化剂涂层，也不能使多余的催化剂发挥作用，且生产成本也较高。与现有技术中采用整体式均匀涂覆的催化器相比，本发明的三元催化器利用废气进入三元催化器的温度变化特点，充分利用三元催化器前区达到催化剂起燃温度快的特点，对三元催化器载体上的催化层结构进行改进，使载体的前后区催化层上的催化剂的催化性能都能发挥最大的作用；同时也解决了因三元催化器冷启动时尾气中有害物质不能被及时处理而覆盖在催化剂表面使催化剂活性降低，降低了三元催化剂的使用寿命。本发明的三元催化器具有使用寿命长的优点。

在上述的三元催化器中，所述的催化层一的轴向长度与催化层二的轴向长度的比例值为0.8～1.2。催化层采用分区的涂覆结构，能最大限度的发挥前区达到催化剂起燃温度快，催化剂能较快进入工作状态的优势，能最大限度的发挥催化剂的净化效果；如果该比例值过大，则由于废气至后区时温度相对较低，催化剂进入工作状态较慢，即使涂覆的催化剂的浓度过高，也不能发挥其应有的作用，既造成原料的浪费，又增加了生产成本。作为优选，所述的催化层一的轴向长度与催化层二的轴向长度的比例值为1。