[发明专利]一种用于汽车尾气净化的三效催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车尾气净化的三效催化剂及其制备方法，属于大气环境保护的环境催化材料领域。

背景技术

随着汽车保有量的不断增加，汽车尾气对大气环境的影响日益严重，严重危害人类的身体健康。汽油在发动机内燃烧，由于高温和燃烧不完全，排放大量的CO、HC和NOx。目前处理汽车尾气最有效的办法是安装汽车尾气催化净化器，其中关键技术是三效催化剂的制备。当前，对研发更高活性和更加稳定的催化剂，越来越受到工业界的关注。

一般情况下，汽车尾气催化剂是以堇青石蜂窝陶瓷为载体，负载贵金属(Pt、Pd、Rh)和具有储氧功能的CeZr类复合氧化物及其高活性高稳定的氧化铝材料制作而成。如中国发明专利CN 103433057 A公开了以堇青石蜂窝陶瓷为载体，以γ-Al₂O₃和稀土复合氧化物(Ce-Zr-M-O)混合物涂层为助催化剂，以金属Co、Ni和贵金属Pd、Rh为活性组分的催化剂。此发明所制备的催化剂过渡金属Co、Ni与贵金属具有很好的协同作用，能够改善催化剂的性能。中国发明专利CN 102728083 A公开了一种高热稳定整体式汽车尾气净化催化剂的制备方法，催化剂主要由贵金属、CeZr固溶体、稀土氧化物和过渡金属氧化物及其氧化铝和La改性的氧化铝组成。所不同的是涂层浆料中添加复合表面活性剂，能改善催化剂的性能，提高催化剂的热稳定性。可见制备技术对催化剂性能有非常大的影响。

随着各国对汽车尾气排放标准的不断提高，对三效催化剂的要求也越来越高，不但要求在催化剂活性方面有所提高，同时也要求提高催化剂的稳定性。因此，开发制备工艺简单、催化效果显著、热稳定性高的催化剂，具有非常大的市场前景。

发明内容

本发明针对现有汽车尾气三效催化剂制备过程存在不足，以优化制备工艺、减少制备过程有害物质的产生、提高催化剂性能为目的。为此，本发明提供一种活性高、稳定性高的用于汽车尾气净化的三效催化剂及其制备方法。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于汽车尾气净化的三效催化剂，由堇青石蜂窝陶瓷载体和第一涂层、第二涂层组成，第一涂层包含Ce-Zr-M-O(M＝Nb或La)固溶体、Ce-Cu-O固溶体、Al₂O₃、Nb₂O₅、贵金属Pd，第一涂层的含量为40g/L(以500℃焙烧4小时后的涂层质量计算)，贵金属Pd含量为0.2g/L；第二涂层包含M-Al₂O₃(M＝Nb或La)、Al₂O₃、Nb₂O₅、KNO₃、贵金属Pd和Rh，第二涂层的含量为50g/L(以500℃焙烧4小时后的涂层质量计算),贵金属Pd含量为0.4g/L、Rh含量0.1g/L。

该催化剂采用二次涂覆制备：第一次涂覆浆料为Ce-Zr-M-O固溶体、Ce-Cu-O固溶体、拟薄水铝石(以Al₂O₃计)、Nb(OH)₅(以Nb₂O₅计)、聚乙二醇-200、Pd(NO₃)₂(以Pd计)，其质量比为250:20:98:30:20:2,均匀涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液，经110℃干燥，500℃焙烧；第二次涂覆浆料为M-Al₂O₃(M＝Nb或La)、拟薄水铝石(以Al₂O₃计)、聚乙二醇-200、Nb(OH)₅(以Nb₂O₅计)、KNO₃、Pd(NO₃)₂(以Pd计)、Rh(NO₃)₃(以Rh计)，其质量比为310:150:25:30:5:4:1,均匀涂覆在含有第一涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体上，并用高压气体吹出蜂窝陶瓷载体孔隙内多余的浆液，经110℃干燥，500℃焙烧。