机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料的制作方法
【专利摘要】机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料，其特征在于改性活性氧化铝材料的通式为MxAlyO2，其中M为Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M为Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意两种元素或两种以上元素任意混合；0.1<x<0.3，0.7<y<0.9，且x+y=1，其中x、y代表材料中元素占该材料总质量的百分比例。优点是：MxAlyO2中的改性元素可以延迟活性氧化铝的相变过程，具有很好的织构稳定性和结构稳定性，并具备一定的储氧量，不仅可以提高材料的抗老化性能，还可以促进催化反应的进行。
【专利说明】机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料
【技术领域】
[0001 ] 本发明具体涉及机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料。
【背景技术】
[0002]目前，随着国民经济的飞速发展，我国汽车的数量飞速增长，截止到2012年年末我国汽车的保有量已经达到1.2亿辆，汽车的全民普及使得国民的出行变得越来越便利，但与此同时汽车尾气对环境所产生的污染问题也越来越严重。三元催化剂是控制汽车尾气中CO、HC和NOx的有效手段，而活性氧化铝又是三元催化器中的核心材料。
[0003]活性氧化铝具有比表面积高、晶相温度范围广、孔结构可调节、表面具有酸性等优点，用作催化剂载体时可以增大活性组分的分散度，提高催化反应活性。但是在实际汽车尾气净化过程中，三元催化剂通常安装在发动机出口处，在高温和水蒸气同时存在的反应环境下，活性氧化铝容易发生烧结和相变，向热力学上稳定的α相和大颗粒化转变，使比表面积大幅度下降，引起活性组分的分散度降低，导致整个催化剂失活。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对上述之不足，而提供一种机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料。
[0005]本发明改性活性氧化铝材料的通式为MxAlyO2，其中M为Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M为Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意两种元素或两种以上元素任意混合；
0.l〈x〈0.3,0.7〈y〈0.9,且x+y=l,其中x、y代表材料中元素占该材料总质量的百分比例。
[0006]具体制备方法如下:
a、盐溶液的配置
根据改性活性氧化铝MxAlyO2中M的具体组成成分和含量，计算出M中所添加的氧化物含量所对应的硝酸盐含量，并称取对应的硝酸盐，将硝酸盐加入到容器中并加入去离子水搅拌至固体完全溶解后，制成盐溶液备用，溶解所需的温度范围为0-80°C ；
b、分散溶液的配置
按照聚乙二醇与去离子水2:4-6的比例将聚乙二醇均匀的溶解在去离子水中，制成分散溶液；
C、搅拌制浆
将步骤a中配置好的盐溶液加入到烧杯中，并将改性活性氧化铝MxAlyO2中所需的大孔低硅拟薄水铝石和高粘拟薄水铝石按照重量份比例1:0.8-1.2，均匀混合后，加入到同一个烧杯中，在水浴搅拌的条件下，温度为75-85°C，然后以120-170r/min的速度开始搅拌，搅拌过程中加入硝酸溶液酸化成浆料状，pH值控制在2.5-3.5之间，成浆料后继续搅拌25-35min ；
d、陈化
将分散溶液加入浆料中，将水浴温度升高至92-97°C，保持120-170r/min的搅拌速度，保温6-12小时后停止加热，自然冷却到室温，制成陈化浆料；
e、喷雾干燥
利用喷雾干燥设备将陈化浆料进行喷雾干燥，干燥后的粉体粒度控制在15-25 μ m之间，制成干燥物料；f> MxAlyO2的制备
将干燥物料放入马弗炉中，按照以下程序进行焙烧:
先将炉内温度升温至115-125°C，保温0.9-1.1h ；
然后将炉内温度升温至280-320°C，保温0.9-1.1h ；
再将炉内温度升温至330-370°C，保温1.3-1.7h ；
再将炉内温度升温至680-720°C，保温1.3-1.7h ；
最后将炉内温度升温至880-920°C，保温2.8-3.2h。
[0007]然后冷却出炉，经过上述焙烧程序后，即得到所需的改性活性氧化铝MxAly02。
[0008]本发明优点是=MxAlyO2中的改性元素可以延迟活性氧化铝的相变过程，使活性氧化铝在1000°c以上的条件下，依然可以保持Y-Al2O3的活性状态，具有很好的织构稳定性和结构稳定性，并具备一定的储氧量，不仅可以提高材料的抗老化性能，还可以促进催化反应的进行。本发明还可以针对不同机动车尾气排放的特征，通过元素的选取和搭配后的协同效应，有针对性的对尾气排放中含量过高的污染物(C0\N0x\HC)进行加强型的净化。本发明的制备方法经济环保，适合于工业化生产。
【具体实施方式】
[0009]本发明改性活性氧化铝材料的通式为MxAlyO2，其中M为Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M为Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意两种元素或两种以上元素任意混合；
0.l〈x〈0.3,0.7〈y〈0.9,且x+y=l,其中x、y代表材料中元素占该材料总质量的百分比例。
[0010]具体制备方法如下:
a、盐溶液的配置
根据改性活性氧化铝MxAlyO2中M的具体组成成分和含量，计算出M中所添加的氧化物含量所对应的硝酸盐含量，并称取对应的硝酸盐，将硝酸盐加入到容器中并加入去离子水搅拌至固体完全溶解后，制成盐溶液备用，溶解所需的温度范围为50°C ；
b、分散溶液的配置
按照聚乙二醇与去离子水2:5的比例将聚乙二醇均匀的溶解在去离子水中，制成分散溶液；
C、搅拌制浆
将步骤a中配置好的盐溶液加入到烧杯中，并将改性活性氧化铝MxAlyO2中所需的大孔低硅拟薄水铝石和高粘拟薄水铝石按照重量份比例1:1，均匀混合后，加入到同一个烧杯中，在水浴搅拌的条件下，温度为80°C，然后以150r/min的速度开始搅拌，搅拌过程中加入硝酸溶液酸化成浆料状，PH值控制在3之间，成浆料后继续搅拌30min ；
d、陈化
将分散溶液加入浆料中，将水浴温度升高至95°C，保持150r/min的搅拌速度，保温8小时后停止加热，自然冷却到室温，制成陈化浆料； e、喷雾干燥
利用喷雾干燥设备将陈化浆料进行喷雾干燥，干燥后的粉体粒度控制在20 μ m之间，制成干燥物料；
f、MxAlyO2的制备
将干燥物料放入马弗炉中，按照以下程序进行焙烧:
先将炉内温度升温至120°C，Ih ;
然后将炉内温度升温至300°C，Ih ；
再将炉内温度升温至450°C，1.5h ；
再将炉内温度升温至600°C，1.5h ；
最后将炉内温度升温至900°C，3h。
[0011]然后冷却出炉，经过上述焙烧程序后，即得到所需的改性活性氧化铝MxAly02。
[0012]上述所说的MxAlyO2改性活性氧化铝的织构性能采用Build SSA-4200比表面分析仪进行测量，样品先在350°C下真空处理I小时，以N2为吸附质，在液氮温度(196°C )下进行测量，上述所说的MxAlyO2改性活性氧化铝的结构稳定性在德国Bruker公司D8 ADVANCE型XRD分析仪上分析。Cu靶的Ka射线为辐射源，40kV扫描电压，40mA扫描电流，在2 Θ =10° 一80°范围内扫描，上述所说的MxAlyO2改性活性氧化铝的储氧量(OSC)在自制的流动微型反应装置上采用氧脉冲吸附技术进行测定。设备主要组成部分包括:外接气瓶、气路、六通阀、程序控温系统、电炉、检测系统、数据采集记录系统。其中测量系统为带TCD检测器的GC9790型气相色谱仪。称取0.80g粒径在30-40目之间样品置于U型管中后放入电炉中，接通气路，在高纯氏气氛(流速为30ml/min)中程序升温，由室温升至550°C，保持H2速率不变恒温还原45min，换用高纯N2气氛(流速为30ml/min)吹扫样品冷却至200°C。连接GC，待基线稳定后，通过六通阀进行O2气流(流速为30ml/min)脉冲，检测O2的吸收情况。
【权利要求】
1.机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料，其特征在于改性活性氧化铝材料的通式为MxAlyO2，其中M为Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M为Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意两种元素或两种以上元素任意混合；0.l〈x〈0.3,0.7〈y〈0.9,且x+y=l,其中x、y代表材料中元素占该材料总质量的百分比例。
2.根据权利要求1所述的机动车尾气净化用改性活性氧化铝材料，其特征在于具体制备方法如下: a、盐溶液的配置 根据改性活性氧化铝MxAlyO2中M的具体组成成分和含量，计算出M中所添加的氧化物含量所对应的硝酸盐含量，并称取对应的硝酸盐，将硝酸盐加入到容器中并加入去离子水搅拌至固体完全溶解后，制成盐溶液备用，溶解所需的温度范围为0-80°C ； b、分散溶液的配置 按照聚乙二醇与去离子水2:4-6的比例将聚乙二醇均匀的溶解在去离子水中，制成分散溶液； C、搅拌制浆 将步骤a中配置好的盐溶液加入到烧杯中，并将改性活性氧化铝MxAlyO2中所需的大孔低硅拟薄水铝石和高粘拟薄水铝石按照重量份比例1:0.8-1.2，均匀混合后，加入到同一个烧杯中，在水浴搅拌的条件下，温度为75-85°C，然后以120-170r/min的速度开始搅拌，搅拌过程中加入硝酸溶液酸化成浆料状，pH值控制在2.5-3.5之间，成浆料后继续搅拌25-35min ； d、陈化 将分散溶液加入浆料中，将水浴温度升高至92-97°C，保持120-170r/min的搅拌速度，保温6-12小时后停止加热，自然冷却到室温，制成陈化浆料； e、喷雾干燥 利用喷雾干燥设备将陈化浆料进行喷雾干燥，干燥后的粉体粒度控制在15-25 μ m之间，制成干燥物料； f、MxAlyO2的制备 将干燥物料放入马弗炉中，按照以下程序进行焙烧: 先将炉内温度升温至115-125°C，保温0.9-1.1h ； 然后将炉内温度升温至280-320°C，保温0.9-1.1h ； 再将炉内温度升温至330-370°C，保温1.3-1.7h ； 再将炉内温度升温至680-720°C，保温1.3-1.7h ； 最后将炉内温度升温至880-920°C，保温2.8-3.2h ； 然后冷却出炉，经过上述焙烧程序后，即得到所需的改性活性氧化铝MxAly02。
【文档编号】B01J23/83GK103920485SQ201310726294
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】童硕 申请人:湖北航特科技有限责任公司