[发明专利]一种废气净化催化剂的制备方法

说明书

本发明是关于一种用于废气净化的催化剂的制备方法，具体地说，是关于一种用于包括汽车尾气在内的含一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、和氮氧化化合物(NO_x)等有害气体的净化催化剂的制备方法。

常见的净化过程通常是使汽车尾气通过一个催化剂床层，使尾气中的有害组分如CO、HC和NO_x等转变成对人体无害或害处小的CO₂、H₂O、N₂等成分。为适应汽车发动机在不同温度下的运转情况。催化剂载体多采用耐高温、耐热冲击、耐腐蚀的蜂窝状陶瓷体。常用的蜂窝状陶瓷体大多为堇青石制成，而堇青石比表面积极小，不利于金属活性组分的负载和分散。因此，人们将具有大比表面积的氧化铝涂于蜂窝状陶瓷体表面，再在氧化铝的表面负载金属活性组分制成催化剂。如CN1055302A介绍了一种废气净化催化剂，是将贵金属活性组分以5-30重％的比例沉积在氧化铝或氧化锆上，然后再将这种含贵金属的氧化铝或氧化锆与不含贵金属氧化铝以及氧化铈混合，用球磨机磨制成含水稀浆涂覆于蜂窝状瓷体表面，干燥后，100-600℃焙烧制得催化剂。该专利所用的氧化铝为活性氧化铝，其表面积为5-200米²/克。

众所周知，随着温度的升高，氧化铝会产生如下相变：

随晶相的改变，氧化铝的比表面积也随之减小，从而导致催化剂活性组分，特别是贵金属活性组分聚积和被包裹，其结果是催化剂活性下降，寿命缩短。

因此，人们尝试将氧化铝进行改性，使其在高温下仍具有较大的比表面积，然后以这种改性了的氧化铝做催化剂载体涂层材料，使净化催化剂适应汽车发动机在高、低温下的运转情况，保持催化剂活性。例如美国专利5,260,241中用磷酸盐，如磷酸铵对氧化铝进行改性处理，获得了具有较大比表面积，AlPO₄含量为3～12重％的磷酸盐-Al₂O₃，做为一个实例，含10重％的AlPO₄氧化铝经850℃焙烧后，仍具有162米²/克的比表面积。该专利将这种改性氧化铝的前身浆液直接涂覆于蜂窝状瓷体的表面后负载活性金属制得废气净化催化剂，获得了较好的结果。但是该专利中使用的磷易使催化剂中的贵金属中毒，它睹塞孔道，特别是小孔，致使平均孔径变化，限制活性组分的扩散，最终导致催化剂活性明显下降。

另外，CN1097351A还公开了一种制备微球状γ-Al₂O₃的方法，该方法是将预定量中的部分拟薄水铝石酸化后再加入余量拟薄水铝石以及铝溶胶，经喷雾成型、焙烧等步骤制得微球状γ-Al₂O₃，由该方法制得的氧化铝具有强度高、比表面大等特点。

本发明的目的是在上述现有技术的基础上提供一种废气净化催化剂的制备方法，使得该催化剂具有较好的活性和热稳定性。

本发明提供的催化剂的制备方法为：制备用铁铬木质素磺酸盐(简称FCLS)改性的氧化铝浆液，再将该浆液涂覆于堇青石蜂窝状载体表面，制成具有氧化铝涂层的复合载体，然后负载贵金属、稀土金属及过渡金属活性组分制得催化剂。

其中所说的复合载体的制备方法如下：

(1)将预定量中的25-75重％的拟薄水铝石和脱阳离子水制成固含量为10～15重％的浆液，加入盐酸调其PH值为1.5～4.0，再加入余量的拟薄水铝石搅拌至浆液呈均一胶体状。前后二次加入的拟薄水铝石重量比最好为1∶1。

(2)加入Al₂O₃含量为21.5-23.5重％、Al/Cl重量比为1.15～1.25的铝溶胶继续搅拌30～60分钟。

(3)50～70℃老化1～3小时。

(4)加入占干基氧化铝重量2.5～15.0％的铁铬木质素磺酸盐的水溶液搅拌均匀。

(5)将堇青石蜂窝状载体浸入上述浆液，取出后用压缩空气吹去孔道内多余浆液，于室温至120℃、最好是40-60℃干燥2-4小时，500-600℃焙烧2-4小时。

在上述制备过程中，所用拟薄水铝石Al₂O₃含量为20-60重％，拟薄水铝石和铝溶胶的重量比(以Al₂O₃灼烧基为计算基准)为90-95∶5～10。