[发明专利]一种高稳定性的涂层材料和机动车尾气净化催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性的涂层材料组成、活性组分Pd的负载技术和涂层浆料的制备方法。所述的涂层材料组成除了催化活性组分Pd、稀土助催化剂、储氧材料和活性氧化铝外，其特征是包含碳化硅和氧化钨，并同时与稀土氧化铈和氧化镧发生协同作用；用浸渍‑沉淀法将Pd预先固定到La改性的氧化铝和储氧材料等涂层材料上；采用高性能的铈锆镨氧化物固溶体储氧材料取代常规的铈锆氧化物固溶体，通过改进浆料的制备过程和参数，使浆料的流动性、纳米颗粒分布的均匀性和黏着力等性能均得到了显著地改善。采用本发明制备的机动车尾气净化催化剂经1000℃老化后仍具有优异的催化活性和高温稳定性，且工艺简单，成本低廉，非常适合于在工业化生产中应用。

技术领域

本发明涉及到一种高温稳定的整体式汽车尾气净化催化剂涂层组成和制备方法，其特征在于在制备催化剂的涂层浆料时，添加了碳化硅和氧化钨材料，同时采用高性能的铈锆镨氧化物固溶体取代常规的铈锆氧化物固溶体，从而明显提高了整体式三效催化剂的热稳定性，经高温（如1000℃）老化后仍然具有优异的催化活性和稳定性。

背景技术

近年来，随着城市建设的快速发展和汽车保有量的快速增加，汽车尾气对城市大气的污染也日趋严重。三效催化剂广泛应用于汽车尾气的控制来减少CO、HC和NOx的排放。在使用过程中，三效催化剂长期暴露在热环境下会导致催化剂活性的降低。涂层材料中的Al₂O₃会发生相变和微孔烧结，催化剂的比表面积急剧下降，从而加剧了贵金属活性组分、助剂氧化铈和铈锆储氧材料晶粒的长大和烧结，导致催化剂性能下降。近年来，为了使在引擎刚起动时催化剂就能立即表现出良好的活性，催化剂装置的安装离发动机越来越近，这就要求催化剂具有更好的热稳定性。研究开发高温稳定的汽车尾气净化三效催化剂成为近年来的热点。

专利CN100396363C报道了一种以氧化铝负载铈锆固溶体为载体的三效催化剂，活性组分为PdO，铈锆固溶体占催化剂质量的10~50wt%，Pd的负裁量占催化剂质量的0.5~1.5%。其制备方法是配制铈锆可溶性盐和拧橡酸的混合溶液，共浸渍到氧化铝粉末上，经过烘干、焙烧后等步骤得到氧化铝负载的铈锆复合氧化物载体。浸渍贵金属溶液后经过烘干、焙烧、还原等步骤制得 PdO/CeZrO_x/Al₂O₃三效催化剂。

专利CN101773830A报道了一种用于汽车尾气催化净化的高稳定性催化剂的制备方法，其特征在于所制备的高温稳定材料为贵金属、氧化铈、氧化锆和助剂构成的复合氧化物固溶体。相比传统浸渍法得到的三效催化剂，此发明所制备的催化剂能保证在高温条件下贵金属氧化物稳定存在，具有良好的催化效果，能达到尾气排放的标准。

专利CN101695661B 报道了一种能提高贫燃发动机尾气中烃类化合物（HC）处理效果，同时对一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO）也具有净化处理效果的三效催化剂及其制备方法。在催化剂制备时，将水溶性铈盐、锆盐和钡盐形成水溶液混合物，滴加到含沉淀剂的水溶液中。形成的固体物烘干后研磨、焙烧后得到铈锆钡氧化物，然后浸渍铜盐水溶液，干燥和焙烧后得到催化剂。

专利CN 102728383 B报道了一种高温稳定的整体式汽车尾气净化催化剂的制备方法，将催化剂活性组分Pd、助催化剂、储氧材料和活性氧化铝等制成催化剂涂层浆料，然后将浆料涂覆在堇青石窝状陶瓷载体上，其特征是在涂层浆料制备过程中添加了适量的复合表面活性剂，同时先将Pd预先浸渍在La改性的氧化铝上。制备的整体式三效催化剂经高温（如1000℃）老化后仍然具有优良的活性和稳定性。

随着汽车尾气排放标准的不断提高，对三效净化催化剂的要求也越来越高，其中热稳定性是一个非常重要的性能，开发具有实用性的、简单可行的制备高温稳定的三效催化剂的制备技术以满足对三效催化剂性能越来越高的要求。

发明内容