CN105688902A - 一种新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，采用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温氧化铝涂膜铝胶，耐温氧化铝涂膜铝胶中的稀土和碱土金属元素能够抑制高温相变，实现高温下的高比表面积；将氧化铝涂膜铝胶和粘结剂混合成型，制备出催化剂成型载体，保障了载体质量轻与强度高的优点；最后，以贵金属为主体，结合其它活性组元，在氧化铝载体表面与内部组装成型。本方法制备出的催化剂具有质量轻、耐温性能好，同时具有更大的吸附性能，从而有效提高尾气转化率，避免了堇青石作为载体质量较重、表面氧化铝涂膜胶易脱落等而造成催化剂体积大、转化率低以及使用寿命短等一系列问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型高效汽车尾气净化催化剂的制备工艺技术，具体涉及一种长寿命、高效催化剂的制备方法。
背景技术
雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物三项组成，与雾气结合在一起，让天空瞬间变得阴沉灰暗并极大地危害身体健康。机动车尾气排放、工业生产、冬季取暖烧煤等导致的大气颗粒物（PM10、PM2.5）浓度增加，是雾霾产生的重要因素。最新数据显示，机动车尾气是雾霾颗粒组成的主要成分之一，汽车尾气净化在许多国家已成为强制性法规。与欧美等国相比，我国尾气排放标准执行相对较晚，总体水平不高，随着对环境污染问题的重视以及人们环保意思的增强，各级政府制定了越来越严格的排放标准，高效汽车尾气催化净化技术的开发势在必行。
汽车尾气中所涉及的大气污染成分主要成分包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（THC、NMHC）和氮氧化物（NOx），在排放到大气之前需要经过尾气净化器进行净化，通过催化反应将有害组分转化成无害气体。尽管汽车尾气排放的主要是气态污染物，但碰上雾天，也很容易转化为二次颗粒污染物，加重雾霾。
传统汽车尾气净化催化剂主要以堇青石为载体，表面涂膜氧化铝涂膜胶，再负载铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）等贵金属，以及助催化剂铈（Ce）、锆（Zr）、镧（La）、铬（Cr）等。但容易出现催化剂载体体积较重，涂膜胶容易脱落阻塞气路，影响尾气有害气体的转化效率和催化剂的使用寿命。因此，开发新型催化剂载体及其与贵金属等活性组分的工业化组装，成为汽车尾气净化催化剂的研究重点。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，具有质量轻、耐温性能好，同时具有更大的吸附性能，从而有效提高尾气转化率，不使用堇青石作为汽车尾气净化催化剂载体，而是直接利用氧化铝涂膜铝胶和粘结剂制备出高强度载体，再与贵金属等活性组分进行组装，从而制备出高效、长寿命的汽车尾气净化催化剂。
为解决上述技术问题，本发明提供一种新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括：
（1）制备耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含高效粘结剂的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物,质量浓度（以氧化物计）为0.2-2wt%溶液，氧化铂、氧化钯、氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中浸渍吸附，浸渍时间为6-24h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h，制作出成型催化剂；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中，在500-700℃焙烧2-7h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂；
所述步骤（2）中高效粘结剂为硝酸、硝酸铝胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚氨酯中一种或两种以上，所述粘合剂在溶液中所占质量百分比为1.5-6.0%。
在本发明一个较佳实例中，所述步骤（3）中混合物的质量浓度（以氧化物计）为0.5-1.5wt%。
在本发明一个较佳实例中，所述的步骤（4）中浸渍时间为8-16h。
在本发明一个较佳实例中，所述的步骤（6）中焙烧温度为550-650℃，焙烧时间为3-5h。
本发明的有益效果是：
1、利用自有专利技术制备出的耐温氧化铝涂膜铝胶直接制备催化剂载体，具有质量轻、耐温性能好、比表面高的优点，避免了堇青石作为载体质量较重、表面氧化铝涂膜胶易脱落等而造成催化剂体积大、转化率低以及使用寿命短等一系列问题；
2、利用耐温氧化铝涂膜铝胶直接制备催化剂载体具有更多微孔，更高比表面积，具有更大的吸附性能，单位体积内可负载更多的贵金属，从而有效提高尾气转化率；
3、因载体中含有一定的稀土和碱土金属元素，因此在制备催化剂过程中不必再加入助催化剂，从而可简化催化剂制造流程。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
（1）利用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温涂氧化铝膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与硝酸和硝酸铝胶水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物的质量浓度（以氧化物计）为0.5wt%溶液，氧化铂：氧化钯：氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中，浸渍时间为8h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中在580℃焙烧3h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行第二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化，测试结果见表1。
实施例2
（1）利用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含硝酸和聚乙烯醇的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物的质量浓度（以氧化物计）为1.0wt%溶液，氧化铂：氧化钯：氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中，浸渍时间为10h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中在600℃焙烧3.5h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行第二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化，测试结果见表1。
实施例3
（1）利用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含硝酸和聚醋酸乙烯的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物的质量浓度（以氧化物计）为1.5wt%溶液，氧化铂：氧化钯：氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中，浸渍时间为12h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中在620℃焙烧4h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行第二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化，测试结果见表1。
实施例4
（1）利用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含硝酸和聚氨酯的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物的质量浓度（以氧化物计）1.5wt%溶液，氧化铂：氧化钯：氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中，浸渍时间为16h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中在650℃焙烧5h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行第二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化，测试结果见表1。
实施例5
（1）利用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含硝酸和聚丙烯酸脂的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物的质量浓度（以氧化物计）0.3wt%溶液，氧化铂：氧化钯：氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中，浸渍时间为6h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中在500℃焙烧2h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行第二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化，测试结果见表1。
实施例6
（1）利用自有专利技术（专利号：ZL201310083278.8）制备出耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含硝酸铝胶和聚氨酯的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物的质量浓度（以氧化物计）2.0wt%溶液，氧化铂：氧化钯：氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中，浸渍时间为20h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中在700℃焙烧7h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行第二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化，测试结果见表1。
表1实例尾气排放量测试结果。
Claims (4)
1.一种新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
（1）制备耐温氧化铝涂膜铝胶；
（2）将耐温氧化铝涂膜铝胶与含高效粘结剂的水溶液在真空练泥机中捏合，然后经真空挤出机成型，再在烘房中100℃下烘干，在焙烧窑中550℃下焙烧3h，得到轻质、耐温汽车尾气净化催化剂载体；
（3）将固态硝酸铂、硝酸钯、硝酸铑放入去离子水中形成混合物,质量浓度（以氧化物计）为0.2-2wt%溶液，氧化铂、氧化钯、氧化铑的质量比为：1:0.5:0.2；
（4）将步骤（2）所得的催化剂载体放入步骤（3）所得的溶液中浸渍吸附，浸渍时间为6-24h；
（5）将步骤（4）中吸附饱和的催化剂载体取出放入烘干炉中干燥3-5h，制作出成型催化剂；
（6）将步骤（5）烘干后的成型催化剂送入焙烧窑中，在500-700℃焙烧2-7h;
（7）将步骤（6）焙烧后的汽车尾气净化催化剂再经步骤（3）、（4）、（5）和（6）进行二次处理既得到最终产品-汽车尾气净化催化剂；
所述步骤（2）中高效粘结剂为硝酸、硝酸铝胶、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚氨酯中一种或两种以上，所述粘合剂在溶液中所占质量百分比为1.5-6.0%。
2.根据权利要求1所述的新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中混合物的质量浓度（以氧化物计）为0.5-1.5wt%。
3.根据权利要求1所述的新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤（4）中浸渍时间为8-16h。
4.根据权利要求1所述的新型高效汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤（6）中焙烧温度为550-650℃，焙烧时间为3-5h。
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