[发明专利]一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法，属于汽车尾气处理领域。

背景技术

随着汽车产业的迅猛发展，汽车尾气带来的环境污染问题亟待解决。在汽车排放的尾气中,其主要有害气体有一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_X)及碳氢化合物(HC)等。解决尾气排放污染的有效方法之一是在汽车排气管处安装催化净化器，而催化净化器的关键在于催化剂。

在实际生产中通常采用的汽车尾气催化剂的组成为：在蜂窝状陶瓷或金属合金载体上涂覆大比表面积的涂层，然后负载Pt、Rh、Pd等贵金属催化活性组分。现有汽车尾气催化剂存在其局限性。一方面，由于贵金属资源有限，价格昂贵，因此降低贵金属的用量和保证贵金属与涂层的结合成为研究热点。另一方面，催化剂起始催化温度偏高，且在高温老化后催化性能大幅下降,因此降低催化剂的起活温度，防止高温烧结又是一个难题。

中国专利文献CN105688963A公开了一种汽车尾气处理催化剂及其制备方法和应用。该发明制备的汽车尾气催化剂以碳化硅为载体，将稀土元素、中性盐与贵金属铂混合获得催化剂胶体并吸附于载体上。该催化剂可以实现对汽车尾气中NO的催化转化。但催化剂催化NO所需温度高，且转化不完全，也并未给出对另外两种有害气体HC和CO的催化转化效果。

中国专利文献CN1436592A公开了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，该方法通过湿化学法以氧化铝为基质，添加镧、锆、铈、钇和镨元素组成，得到复合氧化铝，再负载贵金属活性组分组成。该催化剂可以实现对汽车尾气的催化转化，同时合理利用了稀土元素。但催化剂贵金属用量大，且采用浸渍法负载贵金属，贵金属利用率低且氧化铝与贵金属的结合程度差。

由此，研究开发汽车尾气催化剂具有重要意义。如何提高催化剂低温起活特性，降低汽车的冷启动排放；提高贵金属的利用率，减少成本；提高催化剂的耐高温性能和使用寿命，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法。本发明的汽车尾气催化剂制备过程简单，成本低廉，对汽车尾气具有优良的净化性能，对CO的起燃温度为60℃，对NO的起燃温度为105℃，具有很好的低温起燃性能，可以实现良好的一氧化氮和一氧化碳的脱除。

本发明的技术方案如下：

一种汽车尾气净化催化剂，包括如下组分，按催化剂重量百分比计：铈的氧化物占45～99.5wt％，锆的氧化物占0～55wt％；催化活性组分为钯的氧化物或/和镍的氧化物，占0.5～10wt％。

根据本发明优选的，所述的汽车尾气净化催化剂，包括如下组分，按催化剂重量百分比计：铈的氧化物占50～80wt％，锆的氧化物占15～45wt％；催化活性组分为钯的氧化物或/和镍的氧化物，占0.5～5wt％。

根据本发明优选的，当催化活性组分为钯和镍的氧化物的混合物时，镍的氧化物占催化剂质量的0.5-3.5％。

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括步骤如下：

(1)将铈的可溶性盐、锆的可溶性盐溶于去离子水中，搅拌得金属盐溶液；

(2)将氨水逐滴加入步骤(1)中的金属盐溶液中，至金属盐溶液呈碱性，于70～100℃下搅拌，得反应产物A；

(3)将步骤(2)中得到的反应产物A经洗涤、干燥、焙烧、研磨，得催化剂载体粉末；

(4)将步骤(3)中得到的催化剂载体粉末分散于去离子水中，搅拌下逐滴加入镍或/和钯的可溶性盐溶液，得混合溶液；

(5)将碳酸钠溶液逐滴加入步骤(4)中的混合溶液中，至混合溶液呈碱性，于常温下搅拌，得反应产物B；

(6)将步骤(5)中得到的反应产物B经洗涤、干燥、焙烧、研磨，即得汽车尾气净化催化剂。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(1)金属盐溶液中铈的可溶性盐与锆的可溶性盐的摩尔比为0.1-4：1。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(1)中铈的可溶性盐为硝酸铈，锆的可溶性盐为硝酸锆。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(2)中氨水的质量分数为10％-30％。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(2)中碱性范围的pH为8.5-11。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(2)中搅拌时间为6-16h。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(3)中干燥条件为：60～75℃下干燥10-18h。

根据本发明的制备方法，优选的，所述步骤(3)中焙烧条件为：300～600℃下焙烧2-6h。