[发明专利]基于贵金属改性分子筛的氮氧化物捕集催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于贵金属改性分子筛的氮氧化物捕集催化剂。催化剂以Pd和Zr二元金属改性ZSM‑5型分子筛为主催化活性成分，BaO为吸附剂，Lasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和ZrOsubgt;2/subgt;为助催化剂，γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和SiOsubgt;2/subgt;为涂层助剂。该催化剂涂敷于LNT催化器中，能够通过吸附‑还原机制高效净化柴油机排放的NOx。本发明减少了贵金属用量，提高了LNT催化剂的抗硫性能及抗热老化性能，催化活性也明显提高。改性分子筛中Zr的加入增强了主催化活性成分整体的催化活性。Lasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和ZrOsubgt;2/subgt;组成的助催化剂以及涂层助剂中SiOsubgt;2/subgt;的加入，都有效抑制了BaO与γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的高温反应，保证了BaO吸附功能的长期、稳定发挥，同时延长了催化涂层的工作寿命。

技术领域

本发明属于车用内燃机尾气污染物净化技术，具体涉及一种柴油机排气中氮氧化物（NOx）净化用的稀燃氮氧化物捕集（LNT）催化剂及其制备方法。

背景技术

柴油机热效率高、功率输出大、结实耐用，在公路运输领域得到了用户的普遍欢迎，已成为我国中、重载客货运输车辆的主力动力源。但柴油机尾气中的NOx排放量相对较高，随着机动车排放法规的日益严格，柴油机NOx排放控制技术的发展已成为车用柴油机生死存亡的决定性因素。目前，应用最广泛的柴油机NOx排放控制技术是选择性催化还原（SCR）技术，但由于其净化系统体积、重量巨大，不适合在中、小型车用柴油机上应用；而SCR系统的生产成本高昂，提高了柴油机产品的价格，削弱了市场竞争力；且即使应用了铜基分子筛催化剂，SCR技术仍然难以满足冷启动等低排气温度工况下NOx高效净化的需求。因此，小型化、低成本、多功能的柴油机NOx高效净化技术成为当前汽车、内燃机领域的研究热点，各种新技术、新产品应运而生。

柴油机排放的NOx是酸性气态氧化物，其很容易与碱性固态氧化物发生化学反应，从而被化学吸附在碱性固态氧化物表面。但化学吸附后的NOx难以自发的从碱性氧化物上脱附，因此必须采取主动措施实现NOx的可控脱附，才能将该技术原理应用于实际的柴油机排气NOx净化过程。为此，内燃机排放领域的专家、学者提出了基于吸附-还原净化原理的LNT技术方案，其工作过程如下：在柴油机排气系统中安装LNT催化器；首先将柴油机的运行条件控制在正常的稀燃工况下，此时，柴油机排放的NOx与LNT催化剂中的碱性氧化物成分反应而被吸附在碱性氧化物的表面；在LNT催化剂中碱性氧化物的吸附量接近饱和时，调整柴油机运行条件到富燃工况，此时，不仅缸内燃烧所生成的NOx大幅减少，而且还会生成大量的碳氢（HC）、氢气（H₂）、一氧化碳（CO）等具有还原活性的气体成分，这些还原性成分在LNT催化器中主催化活性成分的作用下，与已吸附于碱性氧化物表面的NOx发生氧化还原反应，生成H₂O、CO₂、N₂等无害气体，实现NOx的高效净化。