专利名称：一种用于内燃机尾气及工业废气净化的催化剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种催化剂，该催化剂应用于工业废气净化，内燃机尾气净化及空气净化，本发明还涉及该催化剂的制备方法。
背景技术：
环境保护对现代社会而言是至关重要的，而工业废气和汽车尾气已成为环境污染的元凶，治理废气污染是环境保护的重中之重。对废气污染的治理方法多种多样，但从污染源头就开始治理可能是比较合理的也是行之有效的。现在对废气污染治理的主要方法之一就是通过化学反应，将废气中的有害物质转化为无害物质再排出，废气中的主要有害物质是废气微粒、硫化物、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，对这些化合物起良好催化转化作用的物质是钯、铂、铑等贵金属，利用这些贵金属和γ-三氧化二铝的载体作用，对废气中的有害物质进行催化转化，但这样会存在着两个问题，一是在高温下γ-三氧化二铝载体会向α-三氧化二铝转化而呈现中毒状态；二是使用这些贵金属作为催化剂，其成本过于昂贵。然而，目前确实没有发现能代替贵金属作为催化转化活性物质的替代品，人们尝试着利用稀土氧化物的储氧和释放氧的功能而将其应用于催化剂的制备，试图通过稀土氧化物的应用而降低贵金属的用量，而至今为止，贵金属在催化剂的使用量以含催化剂总重量的0.4％为临界点，用量低于这个临界点的催化剂就会表现出催化能力低下，转换率低达不到要求的问题；并且，目前在钯、铂、铑等贵金属在催化剂的应用中，铑的用量比例相对较大，钯、铂、铑的重量比例为6∶3∶1，铑金属相对而言比钯、铂更昂贵，这样，成本也就更高。因此，寻找一种更好的配方及更科学的制备方法，使贵金属的用量降至临界点以下以及改变钯、铂、铑的应用比例，而又保证催化剂的催化能力及转换率，是目前这个技术领域里努力的方向，也是需要突破的瓶颈。虽然目前催化剂的应用技术在日益进步，但是对废气污染的治理要求也在日益提高，比如，许多欧美国家对汽车尾气的排放标准就要求在每公里内微粒数量不超过25mg/km的标准，欧洲的汽车尾气排放标准已从当初的I号排放标准发展到了现在的欧洲IV排放标准。在欧洲IV排放标准中，要求汽车尾气排放必须达到HC-0.46％、CO-1.5％、Nox-3.5％、PM-0.02％的要求，而目前能达到这个要求而贵金属的使用量又低于0.4％的催化剂还未见相关技术的彼露。因此，寻找成本更低廉、技术更先进的催化剂具有重要的意义，而在稀土化合物作为催化剂的应用技术方面，还存在着许多可以发掘的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机尾气及工业废气净化的催化剂，以克服现有催化剂在治理废气污染过程中贵金属使用量过大、成本过于昂贵，达不到治理要求的不足。本发明的另一目的是提供该催化剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取了这样的技术方案一种用于内燃机尾气及工业废气净化的催化剂，主要是由下述原料制备而成氧化锆 25-35％ 氧化铈 55-65％ 氧化镧 3-7％氧化钇 3-7％上述原料的制备方法主要是(1)分别取上述氧化锆、氧化铈、氧化镧、氧化钇粉碎为粒度小于5微米的细粉；(2)上述各细粉分别溶解于硝酸溶液中，并反应生成硝酸铈、硝酸镧、硝酸锆及硝酸钇溶液，其中硝酸铈溶液及硝酸锆溶液的浓度均为0.5-0.7摩尔，硝酸钇及硝酸镧溶液浓度均为0.5摩尔；(3)将上述溶液混合均匀，于混合溶液中加入占容积为6-8％的表面活性剂，冷却至室温条件下得到结晶沉淀物折出备用；(4)取上述沉淀物离心脱水分离，用高于90℃的纯水洗去杂质，并洗至PH为中性，将沉淀物中的水分除去备用；(5)将上述沉淀物于100℃以下的温度干燥，再在700-800℃的温度下煅烧3-4小时，使沉淀物完全转化为均匀的氧化物；(7)将上述均匀的氧化物粉碎为3微米以下的细粉即可。
采取上述措施的本发明，由过渡金属氧化物与稀土金属氧化物经过特殊的加工复合而成，省去三氧化二铝的使用，本发明的中位粒径为1.0-3.0μm，新鲜比表面积在1000℃4hr时为30-50m2/g。本发明与贵金属相配对载体进行涂覆，可应用于工业废气及汽车尾气的净化。本发明具有高温稳定性，在1100℃的温度下表现稳定，不分解不变性，可储存氧和释放氧，促进活性组分贵金属的分散性，提高催化活性并具有抗中毒能力。将本发明应用于废气净化时，可大幅降低贵金属的用量，贵金属的用量可降低至每升催化剂0.01-0.35克，贵金属钯、铂、铑的重量比为10-12∶2-3∶0.5-1，因此，废气净化成本也大幅降低。本发明对废气的催化转换效率可达到97％以上，将本发明应用于汽车尾气净化时，可使汽车尾气排放标准达到欧洲IV排放标准，污染指数控制在HC-0.46％、CO-1.5％、Nox-3.5％、PM-0.02％以下。
实施方式实施例1原料配方氧化锆 25公斤 氧化铈 55公斤 氧化镧 3公斤氧化钇 3公斤制备方法(1)分别取上述氧化锆、氧化铈、氧化镧、氧化钇粉碎为粒度小于5微米的细粉；(2)上述各细粉分别溶解于硝酸溶液中，并反应生成硝酸铈、硝酸镧、硝酸锆及硝酸钇溶液，其中硝酸铈溶液及硝酸锆溶液的浓度均为0.5-0.7摩尔，硝酸钇及硝酸镧溶液浓度均为0.5摩尔；(3)将上述溶液混合均匀，于混合溶液中加入3公斤表面活性剂S80，冷却至室温条件下得到结晶沉淀物折出备用；(4)取上述沉淀物离心脱水分离，用高于100℃的纯水洗去杂质，并洗至PH为中性，将沉淀物中的水分除去备用；(5)将上述沉淀物于100℃以下的温度干燥，再在700-800℃的温度下煅烧3-4小时，使沉淀物完全转化为均匀的氧化物；(6)将上述均匀的氧化物粉碎为3微米以下的细粉即可。
实施例2原料配方氧化锆 35公斤 氧化铈 65公斤 氧化镧 7公斤氧化钇 7公斤制备方法与实施例1相同。
实施例3原料配方氧化锆 30公斤 氧化铈 60公斤 氧化镧 5公斤氧化钇 公斤制备方法与实施例1相同。
权利要求
1.一种用于内燃机尾气及工业废气净化的催化剂，其特征在于所述的催化剂主要是由下述原料制备而成氧化锆 25-35％氧化铈 55-65％氧化镧 3-7％氧化钇 3-7％。
2.如权利要求1所述的用于内燃机尾气及工业废气净化的催化剂的制备方法，其特征是所述的方法主要是(1)分别取上述氧化锆、氧化铈、氧化镧、氧化钇粉碎为粒度小于5微米的细粉；(2)上述各细粉分别溶解于硝酸溶液中，并反应生成硝酸铈、硝酸镧、硝酸锆及硝酸钇溶液，其中硝酸铈溶液及硝酸锆溶液的浓度均为0.5-0.7摩尔，硝酸钇及硝酸镧溶液浓度均为0.5摩尔；(3)将上述溶液混合均匀，于混合溶液中加入占容积为6-8％的表面活性剂，冷却至室温条件下得到结晶沉淀物折出备用；(4)取上述沉淀物离心脱水分离，用高于90℃的纯水洗去杂质，并洗至PH为中性，将沉淀物中的水分除去备用；(5)将上述沉淀物于100℃以下的温度干燥，再在700-800℃的温度下煅烧3-4小时，使沉淀物完全转化为均匀的氧化物；(6)将上述均匀的氧化物粉碎为3微米以下的细粉即可。
全文摘要
本发明公开了一种用于内燃机尾气及工业废气净化的催化剂及制备方法。目前，催化剂的应用是以贵金属钯、铂、铑为活性物质，这些贵金属的用量占催化剂重量的4％以上，并且钯、铂、铑的比例不合理，从而使得催化剂的应用成本昂贵，本发明由过渡金属氧化物与稀土金属氧化物经过特殊的加工复合而成，省去三氧化二铝的使用。将本发明应用于废气净化时，可将贵金属的用量降低至每升催化剂0.01－0.35克，贵金属钯、铂、铑的重量比为10－12∶2－3∶0.5－1，因此，废气净化成本大幅降低。本发明对废气的催化转换效率可达到97％以上，可使汽车尾气排放标准达到欧洲IV排放标准，污染指数控制在HC－0.46％、CO－1.5％、Nox－3.5％、PM－0.02％以下。
文档编号B01D53/94GK1958152SQ20061016346
公开日2007年5月9日 申请日期2006年12月2日 优先权日2006年12月2日
发明者刘光文 申请人:刘光文