[发明专利]一种分子筛负载铂基贵金属碳烟脱除催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油车尾气催化剂的技术领域，特别涉及一种分子筛负载铂基贵金属碳烟脱除催化剂及其制备方法。

背景技术

柴油机是一种具有良好的动力性、经济性和耐久性能、并被广泛应用的动力装置。然而，柴油机排放的有害颗粒物（PM）浓度比汽油机高很多，特别是直径为0.01～10微米的碳烟颗粒物有致癌作用，严重威胁人体健康，已经成为制约柴油机进一步应用的瓶颈之一。目前，在柴油机排气管路上安装颗粒物捕集器是一种有效而经济的后处理技术。它通过拦截、沉积等手段将柴油机排气中碳烟微粒聚集在捕集器中，当碳烟积累到一定程度后，再用燃烧等手段将其除去，也就是所谓的再生。

作为一种简单、低成本的后处理技术，被动再生成为了近年来的研究热点之一。被动再生指利用柴油机排气本身所具有的能量，通过利用捕集器表面上涂覆的催化剂进行的再生。影响被动再生的关键因素包括催化剂本身的氧化还原特性、催化剂与颗粒物的接触能力、催化剂的抗硫中毒等性能。作为目前主流商用催化剂，铂基催化剂先将柴油车尾气中的另一个主要污染物NO催化氧化为NO₂，再由氧化性极强的NO₂协同O₂将PM氧化。在氧化过程中，NO₂作为反应的中间介质，实现了PM与催化剂的非直接接触，提高了碳烟催化燃烧的反应速率。目前商用铂催化剂的载体为氧化铝(γ-Al₂O₃)，它具有比表面积大、价格低廉和容易制备等优点。但氧化铝为中性材料，本身对催化反应基本无贡献，也使得该类催化剂活性进一步提升较为困难。分子筛具有孔结构均匀发达、酸性强和热稳定性好等特点，已在许多领域得到广泛应用。另外，与氧化铝载体相比，分子筛载体的比表面积更高，使贵金属活性组分可具有更好的分散性。因此，将此类载体引入到铂基氧化催化剂中具有潜在的应用价值。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种分子筛负载铂基贵金属碳烟脱除催化剂及其制备方法。

一种分子筛负载铂基贵金属碳烟脱除催化剂，其由Pt和分子筛组成，Pt粉均匀附载在分子筛上，其中Pt的负载量为总质量的0.5%~2%。

所述分子筛为HY型分子筛、USY型分子筛、ZSM型分子筛和ZRP型分子筛中的一种或多种。

一种分子筛负载铂基贵金属碳烟脱除催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

（1）采用等量浸渍的方法，将适量铂盐负载到适量分子筛载体粉末上；

（2）将制得样品在空气气氛中于110 ℃温度下干燥12小时，研细，再于400~600 ℃温度下煅烧1~5 h，炉冷，即制得分子筛负载铂基贵金属催化剂，催化剂中Pt的负载量为总质量的0.5%~2%。

所述铂盐为硝酸铂或氯铂酸。

所述分子筛为HY型分子筛、USY型分子筛、ZSM型分子筛和ZRP型分子筛中的一种或多种。

本发明的有益效果为：

采用浸渍法制备催化剂的工艺简单，反应过程容易控制，容易实现工业化生产；制得的催化剂Pt-zeolite能将颗粒物捕集器上收集的碳烟燃烧为CO₂的温度降低到柴油车尾气的温度范围内。以模拟柴油车尾气为燃烧气氛，Pt-zeolite能将碳烟转化达到10%的温度(T₁₀)由传统商用Pt-Al₂O₃催化剂催化作用下的400 ℃降低到340~360 ℃，将碳烟转化达到50%的温度(T₅₀)由465 ℃降低到410~440 ℃。

具体实施方式

本发明提供了一种分子筛负载铂基贵金属碳烟脱除催化剂及其制备方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

选用硝酸铂质量分数为20%的硝酸铂溶液0.1 g，加入1.5 g去离子水稀释，配制成含金属Pt总质量0.02 g的硝酸铂溶液1.6 g。采用等量浸渍的方法，边滴加边搅拌，将此溶液均匀负载于2 g HY型分子筛粉末上。然后将所得的样品在空气气氛中，在110 ℃温度下干燥12小时，取出研细，在500 ℃温度下煅烧3小时，炉冷后即制得约2 g的Pt-HY催化剂样品，简写为Pt-HY，该催化剂中Pt的负载量为总质量的1%。

实施例2