[发明专利]天然气尾气净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能天然气尾气净化催化剂及其制备方法，该催化剂对CO、HC、NO_X有较高的催化转化性能，尤其能在低温下将甲烷进行有效的转化，属于催化技术领域。

背景技术

由于车辆尾气排放法规要求日益严格，石油资源日益枯竭，普通汽油机和柴油机为了满足严格的排放法规需要投入大量的资金，加上石油价格的上涨，能源利用受到了严峻的挑战，因此需要开发清洁的替代能源，世界各国均加大了对替代燃料车辆的研发力度。经发现，燃用CNG与燃用汽油相比有以下优点：节约燃料费用，降低运输成本；比燃油安全性高；抗暴性能好且环保；可延长汽车发动机的维修周期。基于以上优点，天然气车辆成为近几年发展最为迅速的替代燃料汽车。

天然气车辆的污染物排放相对于汽油车、柴油车较低，但要满足日益严格的排放法规，仍需要加装尾气净化催化剂。天然气车辆的尾气排放中的HC中绝大部分都是甲烷，它是最难被氧化的烃类，催化剂对甲烷有较高的转化效率；天然气发动机的冷启动时间比燃油发动机长；催化剂操作温度高。但是汽油车和柴油车的催化剂不适用于天然气尾气的净化，这是由于天然气尾气净化催化剂要求对包括甲烷在内的HC均具有高的低温转化效率和稳定性。

天然气尾气净化催化剂绝大多数使用贵金属，其中的Pd对甲烷的净化效果要远高于其他金属催化剂，且贵金属的抗硫中毒性能也高于其他金属催化剂，其中Pt对尾气中硫的抗中毒能力最强。

负载材料对催化剂的性能存在较大的影响，一些研究者利用新型的载体材料制备了天然气车尾气催化剂。

D.Fino等利用溶液燃烧法(CSC)制备了CoCr₂O₄，将制备的材料应用于CNG车辆尾气净化催化剂，其制备方法如下：将γ-Al₂O₃上，用浸渍法将Pd负载上，γ-Al₂O₃、CoCr₂O₄和Pd的质量比为100∶15∶1，经过热处理后制得的CNG车辆尾气净化催化剂，对模拟气(0.4vol％CH₄，10vol％O₂，N₂平衡气)进行了活性评价，在空速10000h-1的条件下，测得甲烷的起燃温度为330℃[Catal.Today，2006，117：559-563]。

S.H.Yuan等人制备出一种满足欧三排放标准的天然气三效催化剂，以新型储氧材料Ce_0.45Zr_0.45Y_0.05O₂和La改性的γ-Al2O3为载体分别负载Pt和Rh，贵金属总含量为1.4g/L，测得对天然气尾气模拟气(VHSV＝33000，0.04％CH₄，0.45％CO，0.07％NOX，10％CO2，10％H₂O，N₂为平衡气)的转化率如下：CH₄、CO、NOX的起燃温度分别为：368℃，245℃和256℃[Chin.J.Catal.，2007，28(5)：401-403.]

U.S.P.5318760制备了一种新型压缩天然气尾气催化剂，它的工作条件为稀燃，且为两端催化剂，第一催化剂以Cu/HZSM-5为涂层材料，且在尾气进入第一催化剂之前先加比甲烷更易与NOx反应的烃类，在尾气流经的下端安装一以La₂O₃改性的γ-Al₂O₃负载的Pd为活性组分的三效催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气尾气净化催化剂及其制备方法，所制备的催化剂能对包括甲烷在内的HC的低温进行有效净化，且具有较高的稳定性。

本发明的技术方案：一种天然气尾气净化催化剂，以重量份计，包括10～14份铈锆固溶体、0.1～0.5份活性金属前躯体、4～5份的分子筛、0.5～1份金属盐溶液、1～2份拟薄水铝石；

取铈锆固溶体溶于去离子水中，加入活性金属前躯体后干燥煅烧，与拟薄水铝石研磨，加去离子水和硝酸调节pH，即制得一层涂覆浆料；将陶瓷载体浸渍于一层涂覆浆料后干燥；取金属硝化物溶于去离子水中，加入分子筛改性，干燥后煅烧，得到改性的分子筛；在改性分子筛中加入去离子水、金属盐溶液和算，烘烤后煅烧，与拟薄水铝石研磨后加入去离子水，得到二层涂覆浆料，最后将浸渍过一层涂覆浆料的物料浸渍于二层涂覆浆料中，干燥煅烧后得到产品。