一种基于选择性催化还原技术的NO氧化催化剂及其制备方法与流程

文档序号:17662746发布日期:2019-05-15 22:29阅读:241来源:国知局

本发明涉及一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂及其制备方法,属于柴油车氧化性催化剂的制备技术领域。



背景技术:

汽车尾气污染已成为大气污染的主要来源之一。城市中大部分的nox、co、hc和pm都是由汽车尾气产生的。nox、co、hc、pm不但对人体造成损伤而且在一定的条件下产生蓝色的光化学烟雾,使植被死亡,人类生存的环境遭到破坏。现排放法规定,北京、上海将会实施柴油车国五排放标准,柴油车国四排放标准的全国实施日期将近,因此,对柴油车氧化性催化剂的催化转化效率也提出了更高的要求。

柴油车氧化性催化剂(doc)用于氧化柴油车的尾气中co、no、hc及pm中的可溶有机成分(sof),其涂层主要由氧化物涂层和活性贵金属组分组成,贵金属是氧化性催化剂的关键组分,对于柴油车doc而言,就是利用doc能降低柴油机尾气中的hc、co和sof等的化学反应的活化能,使这些物质能与尾气中的氧气在较低的温度下进行氧化反应,转化为co2和h2o;氧化催化剂通常以蜂窝陶瓷或者蜂窝金属为载体,其上负载氧化物涂层和活性金属组分,常用的贵金属组分为铂、pd等,目前柴油车尾气后处理广泛使用的贵金属为铂,铂的主要是用于氧化co、hc。

随着排放标准逐渐严格,仅仅使用doc已无法达到排放要求,doc与dpf连用消除pm或者与选择性催化还原技术连用消除nox逐渐成为了研究热点。doc与dpf连用时,要求no生成no2的转化率高,这样有利于dpf的再生;doc与选择性催化还原技术连用时,要求no生成no2的转化率在40%~70%之间,且窗口温度越宽越好,这样有利于加快选择性催化还原技术的反应速率,降低nox排放。

目前现有柴油车氧化性催化剂在no氧化方面存在诸多问题,基于选择性催化还原技术方面的柴油车氧化性催化剂的no氧化温度窗口较窄,当贵金属加入量提高时no转化率较高;经过老化后,催化剂性能下降明显。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决现有技术中柴油车氧化性催化剂对no氧化在40%~70%之间的温度窗口较窄的问题,提供了制备方法简单、no转化率较宽的一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂及其制备方法。

本发明采用如下技术方案:一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂,催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为催化剂载体,催化剂载体的表面涂覆合贵金属铂的涂层浆液,催化剂的一端采用浸渍法固定有一定量的贵金属pd溶液,所述固定的贵金属pd溶液量为所述催化剂总吸水量的1/3,所述涂层浆液采用分子筛为hc吸附材料,sio2为分散剂,乙酸锆为热稳定助剂,贵金属铂为活性组分,加入铝胶粘结剂制成。

一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:

(1)浆液配制:按一定比例将sio2、分子筛、乙酸锆、铝胶粘结剂加入到去离子水中,重量比为0.4~0.72∶0.25~0.45∶0.02~0.1∶0.01~0.05,充分搅拌均匀,加入硝酸调节浆液ph小于4.0;

(2)浆液球磨:浆液经过行星式球磨机研磨,行星式球磨机的转速为250~380转/分,运行时间为3~6h,浆液颗粒度至d90为2~20um;

(3)固含量的测定:取10g浆液于干锅中,将干锅置于550~600℃马弗炉中焙烧10-20min,冷却至室温,称量其粉体质量,用该质量除以10g,便得浆液固含量;

(4)贵金属铂溶液的加入:将贵金属铂溶液加入到球磨后浆液中,搅拌2~8h,至活性组分贵金属铂溶液完全分散在浆液中,所加贵金属铂的量为15~30g/ft3

(5)涂层涂覆:将载体堇青石蜂窝陶瓷浸入浆液中,取出浸满浆液的载体堇青石蜂窝陶瓷,用气枪吹去多余浆液,按涂覆量为100~180g/l和固含量控制湿增重,计算实际涂覆量;

(6)烘干:涂覆完的催化剂经过100~180℃快速烘干,烘干时间为3~6h将涂层中的水蒸发掉;

(7)焙烧:将烘干后催化剂放入马弗炉中,450~550℃焙烧1~2h,保温结束后冷却至室温,称量催化剂重量;

(8)定量浸渍贵金属pd溶液:催化剂的一端浸渍贵金属pd溶液,浸渍贵金属pd的量为5~10g/ft3,浸渍贵金属区域端作为进气方向,催化剂经过100~180℃烘干3~6h,于450~550℃条件下焙烧1~2h制成。

进一步的,所述步骤(4)完成后取带有贵金属的浆液20g进行离心,进行固液相分离,取固相部分用icp进行贵金属铂含量的测定。

进一步的,所述步骤(4)和(9)中的贵金属铂和钯的质量比例为3∶1。

本发明工艺步骤简单,制备出的催化剂在进气的方向浸渍有贵金属pd,改进后的催化剂可以提高no在低温下的氧化率,使no氧化为no2在40%~70%之间温度窗口较更宽,催化剂的稳定性更好。

具体实施方式

下面将根据具体实施例对本发明作进一步说明。以下三个实例均采用直径为80mm,高为60mm的圆柱形堇青石蜂窝陶瓷载体,体积为0.301l,载体重量为97g,贵金属铂的浓度为0.138g(贵金属)/g(液体),贵金属pd的浓度为0.1511g(贵金属)/g(液体)。

实施例一:一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:

(1)浆液配制:按一定比例将sio2、分子筛、乙酸锆、粘结剂加入到去离子水中,重量比例为0.72∶0.25∶0.02∶0.01,充分搅拌均匀,测ph为3.24;

(2)浆液球磨:浆液经过行星式球磨机研磨,转速为250转/分,运行时间为6h,浆液颗粒度至d90为3.22um;

(3)固含量的测定:取10g浆液于干锅中将干锅置于600℃马弗炉中焙烧10min,冷却至室温,称量其粉体质量为3.95g,用该质量除以10g,便得浆液固含量为39.5%;

(4)贵金属铂溶液的加入:取球磨后的浆液1000g,贵金属铂加入量为15g/ft3,涂覆量为100g/l,经计算得到贵金属铂的量为2.092g,称取贵金属铂溶液的量为15.157g,将贵金属铂溶液加入到球磨后的浆液中,搅拌2h,至活性组分贵金属铂完全分散在浆液中;

(5)取20g浆液置于试管中,放入离心机中离心,进行固液相分离,采用icp测定固相中贵金属铂的含量,结果为0.0052g(贵金属)/g(粉体);

(6)涂层涂覆:将载体堇青石蜂窝陶瓷浸入浆液中,取出浸满浆液的载体堇青石蜂窝陶瓷,用气枪吹去多余浆液,按150g/l的涂覆量要求和测得的固含量控制目标湿增重,计算催化剂实际涂覆量为77.4g;

(7)烘干:涂覆完的催化剂经过100℃烘干6h,将涂层中的水蒸发掉;

(8)焙烧:将烘干后催化剂放入马弗炉中,450℃焙烧2h,保温结束后冷却至室温,称量催化剂重量为127.5g;

(9)贵金属pd溶液定量浸渍:催化剂在一端浸渍固定贵金属pd溶液,贵金属pd加入量为5g/ft3,经计算得到贵金属pd的量为0.053g,称取贵金属pd溶液0.3509g,加水至浸渍量目标值为42.5g,浸渍pd贵金属区域端作为进气方向,催化剂经过100℃烘干6h,于450℃条件下焙烧2h制备而成;

实施例二:一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:

(1)浆液配制:按一定比例将sio2、分子筛、乙酸锆、铝胶粘结剂加入到去离子水中,其重量比为0.58∶0.35∶0.04∶0.03,充分搅拌均匀,测ph为3.29;

(2)浆液球磨:浆液经过行星式球磨机研磨,转速为320转/分,运行时间为4h,浆液颗粒度至d90为3.16um;

(3)固含量的测定:取10g浆液于干锅中,将干锅置于600℃马弗炉中焙烧10min,冷却至室温,称量其粉体质量为3.89g,用该质量除以10g,便得浆液固含量38.9%;

(4)贵金属溶液铂的加入:取球磨后浆液1000g,贵金属铂加入量为20g/ft3,涂覆量为140g/l,经计算得到贵金属铂的量为1.9625g,称取贵金属铂溶液的量为14.24g,贵金属铂溶液加入到球磨后的浆液中,搅拌2h,至活性组分贵金属铂完全分散在浆液中;

(5)取20g浆液置于试管中,放入离心机中离心,进行固液相分离,采用icp测定固相中贵金属铂的含量,结果为0.0050g(贵金属)/g(粉体);

(6)涂层涂覆:将载体堇青石蜂窝陶瓷浸入浆液中,取出浸满浆液的载体堇青石蜂窝陶瓷,用气枪吹去多余浆液,按140g/l的涂覆量要求和测得的固含量控制目标湿增重108.3g,实际涂覆量为110.3g;

(7)烘干:涂覆完的催化剂经过150℃烘干4h,将涂层中的水蒸发掉;

(8)焙烧:将烘干后催化剂放入马弗炉中,500℃焙烧1.5h,保温结束后冷却至室温,称量催化剂重量为139.1g;

(9)贵金属pd溶液定量浸渍:催化剂在一端浸渍贵金属pd溶液,贵金属pd加入量为6.7g/ft3,经计算得到贵金属pd的量为0.071g,称取贵金属pd溶液0.4698g,加水至浸渍量目标值为46.3g,该贵金属pd溶液的浸渍量为催化剂总吸水率的1/3,浸渍贵金属pd溶液区域端作为进气方向,催化剂经过150℃烘干4h,于500℃条件下焙烧1.5h制备而成;

实施例三:一种基于选择性催化还原技术的no氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:

(1)浆液配制:按一定比例将sio2、分子筛、乙酸锆、铝胶粘结剂加入到去离子水中,其重量比为0.4∶0.45∶0.1∶0.05,充分搅拌均匀,测ph为3.45;

(2)浆液球磨:浆液经过行星式球磨机研磨,转速为380转/分,运行时间为3h,浆液颗粒度至d90为3.08um;

(3)固含量的测定:取10g浆液于干锅中,将干锅置于580℃马弗炉中焙烧20min,冷却至室温,称量其粉体质量为3.97g,用该质量除以10g,便得浆液固含量39.7%;

(4)贵金属铂溶液的加入:取球磨后浆液1000g,贵金属铂加入量为30g/ft3计算,涂覆量为180g/l,经计算得到贵金属铂的量为2.337g称取贵金属铂溶液的量为16.937g,贵金属铂溶液加入到球磨后的浆液中,搅拌8h,至活性组分贵金属铂完全分散在浆液中;

(5)取20g浆液置于试管中,放入离心机中离心,进行固液相分离,采用icp测定固相中贵金属铂的含量,结果为0.0057g(贵金属)/g(粉体);

(6)涂层涂覆:将载体堇青石蜂窝陶瓷浸入浆液中,取出浸满浆液的载体堇青石蜂窝陶瓷,用气枪吹去多余浆液,按180g/l的涂覆量要求和测得的固含量控制目标湿增重为136.5g,实际涂覆137.8g;

(7)烘干:涂覆完的催化剂经过180℃烘干3h,将涂层中的水蒸发掉;

(8)焙烧:将烘干后催化剂放入马弗炉中550℃焙烧1h,保温结束后冷却至室温,称量催化剂重量为151.7g;

(9)贵金属pd溶液定量浸渍:催化剂在一端浸渍贵金属pd溶液,贵金属pd加入量为10g/ft3,经计算得到贵金属pd的量为0.106g,称取贵金属pd溶液0.703g,加水至浸渍量目标值为50.5g,浸渍贵金属pd溶液的区域端作为进气方向,催化剂经过180℃烘干3h,于550℃条件下焙烧1h制备而成。

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