[发明专利]一种机动车尾气净化催化剂涂覆方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染治理和环保催化材料领域，具体涉及一种机动车尾气净化催化剂涂覆方法。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对机动车辆的需求与日俱增，国内机动车的生产量及保有量急剧增加，机动车尾气污染问题也越来越严重，有关资料表明：北京、上海、广州等大城市，机动车尾气已经成为大气污染物的主要来源。特别是柴油机因其热效率高、燃油经济性好、寿命长等特点正逐渐成为机动车的主要动力。但柴油机尾气中含有大量氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM)，尤其是颗粒物的排放，限制了其推广应用。2013年我国中东部大部分地区出现持续低能见度的雾霾天气，尤其是首都北京雾霾长达60天，催成了国ⅴ汽车尾气标准的提出及在北京地区的实施，该标准中增加了颗粒物排放的限制，且增加了关键排放控制零部件(催化转化器)检查要求。因此严格控制柴油机颗粒物排放已成为当务之急。

机动车污染控制措施分为机内净化和机外控制两类技术，其中催化转化器是最有效的机外尾气净化方法之一。对于柴油机而言催化转化器可以吸附截留碳烟颗粒物，同时将尾气中部分微粒、CO、THC等在催化剂的作用下快速转化为CO₂、H₂O、N₂等无害物质。作为净化尾气污染的主要手段之一的净化催化剂近年来受到研究者的广泛关注。其中贵金属催化剂因其良好的低温起燃活性、催化活性高、稳定性好、寿命长等优点，其在机动车尾气处理中占有极其重要的地位。目前用于汽车尾气净化的贵金属主要有铑(Rh)、铂(Pt)、钯(Pd)，Rh具有促进NOx选择性的还原为N₂，还表现了较好的抗硫中毒能力；Pt对柴油机尾气中碳烟颗粒物具有较好的催化燃烧效果；Pt、Pd对CO、HC的氧化有很高的活性。但贵金属资源紧缺、价格昂贵限制了其在尾气催化方面的应用，因此人们一直在寻找方法减少贵金属用量，同时保持其催化活性的方法。

在柴油车尾气净化领域为提高碳烟颗粒物(soot)的去除效率，一般采用多孔材料作为载体，现阶段对壁流式蜂窝陶瓷的研究集中在制备成型方法、孔结构参数及再生技术，而对其过滤面上微孔中催化剂的涂覆却很少有人涉及到。

目前贵金属涂覆常用的方法有：

1)浸渍法，将载体浸泡在含一种或几种贵金属前体物的溶液中，通过载体孔道中的毛细管压力使液体(贵金属)渗透到载体空隙内部，浸渍后的载体经干燥、马弗炉焙烧等步骤后可制的所需催化剂。又可分为过量浸渍法和等体积浸渍法，过量浸渍法即浸渍溶液的体积大于载体体积，该方法贵金属负载均匀但不能控制贵金属负载量，很多时候并不是负载量越大越好。等体积浸渍即载体体积和浸渍液体积一致，浸渍液刚好能完全进入孔里面，虽然能比较方便的控制贵金属负载量，但其分散度很差，颗粒分散不均匀。使用该工艺的公开专利有CN1239017A、CN1055302A、CN1191127C等。

2)真空涂覆技术，即将蜂窝陶瓷载体一端浸入浆料，在另一端强行抽吸，达到一定高度后，载体旋转180°，用同样的方法对另一端进行涂覆。真空涂覆工艺保证了载体孔道都能涂覆上浆料，且孔眼不会发生都塞，但其结构与驱动程序复杂，增加了催化剂生产的成本，且很难在微孔中实现均匀涂覆。使用该工艺的公开专利有CN203370699U、CN103386391A等。

3)沉淀法，是指将金属盐水溶液加入搅拌器中，将载体放入溶液中浸渍，后加入沉淀剂，使活性组分在载体表面沉淀，生成固体沉淀物。沉淀完成后，将附有沉淀物的载体洗涤、过滤、干燥、焙烧制的催化剂成品。该方法操作简单，可行性高，但由于沉淀法所制备的催化剂无法控制沉淀剂浓度对颗粒成形的影响，因此有的部位成型颗粒半径较大，不均匀。使用该工艺的公开专利有CN1927459B等。

综上所述，现有贵金属涂覆方法成本高、工序复杂，且难以用于壁流式蜂窝陶瓷微孔内催化剂的涂覆。

发明内容

鉴于以上所述现有技术中的缺点，本发明提供一种机动车尾气净化催化剂涂覆新方法，通过在水相中采用bottom-up的合成路线，生长具有纳米团簇结构的贵金属催化剂。

一种机动车尾气净化催化剂涂覆方法，包括如下步骤：

(1)载体前处理

所述载体为壁流式蜂窝陶瓷或直通式蜂窝陶瓷，将所述载体在硝酸中浸泡，洗净后烘干；

(2)载体敏化