一种三效催化剂的制作方法

本发明属于催化剂制备技术领域，具体的说是一种三效催化剂。

背景技术：

汽车尾气的主要污染物是一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)和氮氧化合物(nox)，利用安装在排气系统的催化剂可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳(co2)、水(h2o)，并同时使氮氧化合物还原为氮气(n2)，实现尾气的净化，这种催化剂通常称为三效催化剂。三效催化剂由两部分组成：蜂窝状的陶瓷或金属载体，以及附着在载体上的催化剂涂层。催化剂涂层通常由具有较大比表面积的氧化物材料(如氧化铝)、储氧材料和分散在氧化物或储氧材料表面的贵金属活性组分(常为pd(钯)、rh(铑)中的一种或几种)组成。其中的储氧材料一般为含铈锆的复合氧化物，它通过吸附储存尾气中的氧或释放出氧来调节尾气中氧化性组分和还原性组分的比例，使一氧化碳和碳氢化合物被氧化的同时氮氧化合物被还原。为了提高汽车冷启动时污染物的转化效率，三效催化剂常被安装在靠近发动机排气歧管出口的位置，在汽车高速行驶时，三效催化剂的床层温度可达到900～1050℃的高温。

然而现有技术中三效催化剂使用的催化转化器在具体使用时，催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的"中毒"现象，同时当汽车长期工作于低温状态时，三效催化器无法启动，发动机排出的炭烟会附着在催化剂的表面，造成无法与co和hc接触，长期下来，便使载体的孔隙堵塞，影响其转化效能。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，解决催化转化器在运用时，催化剂表面极易吸附氧化物及碳烟，使催化转化器效能降低的问题，本发明提出的一种三效催化剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种三效催化剂，其制备方法包括以下步骤：

s1：使用堇青石粉末构造蜂窝状载体，经过高温烧制后得到堇青石陶瓷蜂窝过滤芯；

s2：将50g的铈锆固溶体(30wt％ceo2、60wt％zro2、5wt％la2o3和5wt％y2o3)、50g的la2o3-al2o3(la2o3占la2o3-al2o3的4wt％)、和6.90g硝酸钯溶液(溶液中pd含量14.5wt％)和适量去离子水混合，并经球磨后配制得到涂层浆液；将该涂层浆液涂覆到过滤芯上，并在550℃温度下焙烧2小时，得到下层pd涂层；

s3：将50g的铈锆固溶体(30wt％ceo2、60wt％zro2、5wt％la2o3和5wt％y2o3)、50g的la2o3-al2o3(la2o3占la2o3-al2o3的4wt％)、和2.00g硝酸钯溶液(溶液中rh含量5.0wt％)和适量去离子水混合，并经球磨后配制得到涂层浆液；将该涂层浆液涂覆到s1处理后的过滤芯上，并在550℃温度下焙烧2小时，得到中间层rh涂层；

s4：用ba(ch3coo)2(醋酸钡)、pvp(聚乙烯吡咯烷酮)配制bao含量为5wt％的ba(ch3coo)2(醋酸钡)水溶液，将100g该溶液涂覆到s2处理后的过滤芯上，并在550℃温度下焙烧2小时，得到bao涂覆量为5g/l的碱土金属氧化物涂层；

s5：将经过三层涂覆且烘干后的过滤芯加载在尾气处理器中，即制得成品尾气净化装置；

其中s5中所述尾气净化装置包括过滤芯、壳体和通气管；所述通气管安装在壳体两侧用于输入与排出尾气；所述壳体中空设计；所述过滤芯安装于壳体内腔；所述过滤芯上开设有均匀分布的催化孔；所述催化孔螺旋通道设计；所述壳体底部固连有循环管；所述循环管中空设计且循环管连通壳体内腔；初始状态下循环管内承载有多个清洁球；所述清洁球表面凹凸不平设计；所述壳体与右侧通气管之间固连有过滤网；

工作时，汽车尾气通过左侧通气管通入壳体内，通入壳体的尾气进入过滤芯，通过催化孔进入右侧通气管排出，在尾气排出的同时，部分尾气进入循环管，并将循环管内清洁球带动通过管道进入过滤芯内，清洁球随尾气通过过滤芯后于右侧通气管处被过滤网拦截落入下方循环管内，进行再循环作业，尾气在通过过滤芯时与过滤芯螺旋孔表面涂布的pd涂层、rh涂层和碱土金属氧化物涂层进行充分反应，将尾气中蕴含的一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)和氮氧化合物(nox)充分氧化还原二氧化碳、水和氮气，有效地将尾气中蕴含的空气污染物净化，同时催化孔螺旋形设计可以增大催化孔的表面积，使进入催化孔的尾气充分反应，避免尾气中有害气体未接触到催化孔表面的涂层，造成净化不彻底，同时尾气在通过催化孔时，尾气中蕴含的碳颗粒、粘连性氧化物等极易沾附在催化孔表面，将催化孔表面的涂层覆盖，使催化反应进行的不彻底，清洁球的设置通过尾气循环时的动力将清洁球撞击在催化孔壁上，使清洁球凹凸不平的表面与催化孔壁进行摩擦，使催化孔壁上粘连的杂质脱落，使催化反应进行的更加彻底，同时清洁球表面凹凸不平的设计，可以减少空气的阻力，增加清洁球的升力，使清洁球在循环管内受到气流吹动时，具备更快的冲击速度，使清洁球与催化孔壁摩擦力增大，使清洁工作进行的更加彻底。

优选的，所述清洁球内部空腔设置且清洁球内部空腔充有轻质惰性气体；所述清洁球为耐高温弹性橡胶材料制成；工作时，汽车尾气通过通气管进入壳体内，尾气蕴含的热量将壳体与过滤芯加热，同时高温气流使清洁球内轻质惰性气体受热膨胀，使清洁球表面积增大，使清洁球与催化孔壁接触面积增大，加强清洁球清理催化孔表面杂质的能力，使催化反应进行的更加彻底，使输出的汽车尾气中蕴含的有害气体含量更低，同时清洁球进入循环管内时，温度缓缓降低，膨胀的气体逐渐收缩，清洁球随着收缩，清洁球收缩时，清洁球表面沾附的杂质脱落，使清洁球自身保持洁净状态，同时清洁球为弹性橡胶材料制成还可以避免清洁球撞击在催化孔壁上时损伤催化涂层。

优选的，右侧所述通气管内通过导杆固连有第一风轮；所述通气管位于第一风轮下方固连有风箱；所述风箱中空设置且与通气管导通；所述风箱内转动连接有第二风轮；所述第一风轮与第二风轮均由扇叶和齿轮环构成；所述扇叶均固连在齿轮环内侧；两个所述齿轮环相互啮合；所述风箱靠近循环管一侧固连有通风管且通风管连通循环管；所述风箱远离循环管一侧表面均匀开口设置；工作时，尾气通过右侧通气管排出时，气流带动第一风轮上的扇叶转动，从而带动第一风轮转动，通过相互啮合的齿轮环的传动，第二风轮反向转动，反向转动的第二风轮将气流通过通风管输入循环管内，对循环管内气流起到加速效果，使清洁球受到的推力更大，加强清洁球的摩擦效果，同时第二风轮鼓动的气流为风箱一侧开口涌入的外界气流，外界气流温度低于尾气温度，可以有效对清洁球进行降温处理，使清洁球自身除杂能力进行的更加顺利，同时气流还可以对装置整体进行降温，避免尾气持续加热的情况下，陶瓷过滤芯温度过高，使催化孔内涂层受持续高温烘烤，产生剥落等现象，避免过滤芯的净化效果降低，装置整体性能下降。

优选的，所述循环管下表面开口设置；所述循环管开口处安装有过滤盒；所述过滤盒靠近循环管一侧开口设计；所述过滤盒内壁靠近开口处开设有滑槽；所述过滤盒位于滑槽上方固连有第一拦截网；所述滑槽内滑动连接有第二拦截网；初始状态下第一拦截网与第二拦截网网孔错位时，网孔直径小于清洁球直径，第一拦截网与第二拦截网孔重合时，网孔直径大于清洁球直径；工作时，过滤盒加载在循环管下表面时，第一拦截网与第二拦截网网孔错位，可以有效防止清洁球进入过滤盒的同时可以有效收集随清洁球一起落入循环管内的碳颗粒、粘连性氧化物等杂质，同时，清洁球在长期使用时，表面会沾染一些不易清理的杂质，此时将滑槽内第二拦截网滑动，使第二拦截网网孔与第一拦截网网孔重合，使清洁球落入过滤盒内，将过滤盒取下，重新将第二过滤网网孔与第一拦截网网孔错开，使用高压水枪向过滤盒内冲水即可完成对清洁球以及过滤盒的清洗工作，双层拦截网可调控网孔的设置使清洁工作更容易进行，避免对清洁球进行清洗时不便，同时加载清洁球时只需将第一拦截网与第二拦截网网孔重合，在循环管内风力的带动下，清洁球会自动进入循环管内，使清洁球的清洗、加载进行的更急顺畅。

优选的，所述循环管内壁固连有均匀布置设置的撞击板；所述撞击板倾斜设计且多个撞击板之间错位布置；所述撞击板弹性金属材料制成；工作时，清洁球在气流的带动下于循环管和壳体内不断循环往复的运动，清洁球在循环管内运动时，均匀分布的撞击板可以有效拦截清洁球，使清洁球与金属板发生撞击，使清洁球产生振动，将清洁球表面沾附的杂质振落，可以有效加强清洁球的清洁效果，同时撞击板的设置还可以避免与清洁球一同进入循环管内的杂质在气流的带动下未经过滤网直接重新进入过滤芯内，使过滤芯再次被污染。

优选的，所述撞击板右侧表面均匀凸点设计；工作时，撞击板表面凸点设计，可以有效使清洁球与撞击板进行撞击时，增强撞击效果，使清洁球表面杂质脱落的更加彻底，使装置整体性能更加优越，同时凸点设计使清洁球与撞击板的冲击力分散，避免撞击板受力损坏。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种三效催化剂，通过设置循环管，清洁球和催化孔，通过清洁球在循环管与过滤芯催化孔内进行循环往复运动，使清洁球与催化孔壁产生摩擦，从而清理催化孔壁上沾附的氧化物和碳烟，从而加强尾气净化装置的净化效果，同时通过第一风轮与第二风轮之间的传动，利用尾气排出时的气流冲力，使第二风轮向循环管内鼓气，降低装置整体温度，使装置性能更加优越。

2.本发明所述的一种三效催化剂，通过设置撞击板、过滤盒和双层拦截网，使清洁球在循环管内循环时，进行撞击、振动，使清洁球表面沾附的杂质脱落，同时，使用过滤盒进行收集，同时双层拦截网可控式网孔，可以在需要时将网孔进行调整，从而使清洁球的清洗与加载进行的更加方便、快捷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的方法流程图；

图2是尾气净化装置的立体图；

图3是尾气净化装置的剖视图；

图4是过滤盒的立体图；

图中：过滤芯1、壳体2、通气管3、催化孔11、循环管4、清洁球41、过滤网42、风箱5、导杆51、第一风轮52、第二风轮53、扇叶54、齿轮环55、通风管56、过滤盒6、滑槽7、第一拦截网71、第二拦截网72、撞击板8。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，本发明所述的一种三效催化剂，其制备方法包括以下步骤：

s1：使用堇青石粉末构造蜂窝状载体，经过高温烧制后得到堇青石陶瓷蜂窝过滤芯；

s2：将50g的铈锆固溶体(30wt％ceo2、60wt％zro2、5wt％la2o3和5wt％y2o3)、50g的la2o3-al2o3(la2o3占la2o3-al2o3的4wt％)、和6.90g硝酸钯溶液(溶液中pd含量14.5wt％)和适量去离子水混合，并经球磨后配制得到涂层浆液；将该涂层浆液涂覆到过滤芯上，并在550℃温度下焙烧2小时，得到下层pd涂层；

s3：将50g的铈锆固溶体(30wt％ceo2、60wt％zro2、5wt％la2o3和5wt％y2o3)、50g的la2o3-al2o3(la2o3占la2o3-al2o3的4wt％)、和2.00g硝酸钯溶液(溶液中rh含量5.0wt％)和适量去离子水混合，并经球磨后配制得到涂层浆液；将该涂层浆液涂覆到s1处理后的过滤芯上，并在550℃温度下焙烧2小时，得到中间层rh涂层；

s4：用ba(ch3coo)2(醋酸钡)、pvp(聚乙烯吡咯烷酮)配制bao含量为5wt％的ba(ch3coo)2(醋酸钡)水溶液，将100g该溶液涂覆到s2处理后的过滤芯上，并在550℃温度下焙烧2小时，得到bao涂覆量为5g/l的碱土金属氧化物涂层；

s5：将经过三层涂覆且烘干后的过滤芯加载在尾气处理器中，即制得成品尾气净化装置；

其中s5中所述尾气净化装置包括过滤芯1、壳体2和通气管3；所述通气管3安装在壳体2两侧用于输入与排出尾气；所述壳体2中空设计；所述过滤芯1安装于壳体2内腔；所述过滤芯1上开设有均匀分布的催化孔11；所述催化孔11螺旋通道设计；所述壳体2底部固连有循环管4；所述循环管4中空设计且循环管4连通壳体2内腔；初始状态下循环管4内承载有多个清洁球41；所述清洁球41表面凹凸不平设计；所述壳体2与右侧通气管3之间固连有过滤网42；

工作时，汽车尾气通过左侧通气管3通入壳体2内，通入壳体2的尾气进入过滤芯1，通过催化孔11进入右侧通气管3排出，在尾气排出的同时，部分尾气进入循环管4，并将循环管4内清洁球41带动通过管道进入过滤芯1内，清洁球41随尾气通过过滤芯1后于右侧通气管3处被过滤网42拦截落入下方循环管4内，进行再循环作业，尾气在通过过滤芯1时与过滤芯1螺旋孔表面涂布的pd涂层、rh涂层和碱土金属氧化物涂层进行充分反应，将尾气中蕴含的一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)和氮氧化合物(nox)充分氧化还原二氧化碳、水和氮气，有效地将尾气中蕴含的空气污染物净化，同时催化孔11螺旋形设计可以增大催化孔11的表面积，使进入催化孔11的尾气充分反应，避免尾气中有害气体未接触到催化孔11表面的涂层，造成净化不彻底，同时尾气在通过催化孔11时，尾气中蕴含的碳颗粒、粘连性氧化物等极易沾附在催化孔11表面，将催化孔11表面的涂层覆盖，使催化反应进行的不彻底，清洁球41的设置通过尾气循环时的动力将清洁球41撞击在催化孔11壁上，使清洁球41凹凸不平的表面与催化孔11壁进行摩擦，使催化孔11壁上粘连的杂质脱落，使催化反应进行的更加彻底，同时清洁球41表面凹凸不平的设计，可以减少空气的阻力，增加清洁球41的升力，使清洁球41在循环管4内受到气流吹动时，具备更快的冲击速度，使清洁球41与催化孔11壁摩擦力增大，使清洁工作进行的更加彻底。

作为本发明的一种实施方式，所述清洁球41内部空腔设置且清洁球41内部空腔充有轻质惰性气体；所述清洁球41为耐高温弹性橡胶材料制成；工作时，汽车尾气通过通气管3进入壳体2内，尾气蕴含的热量将壳体2与过滤芯1加热，同时高温气流使清洁球41内轻质惰性气体受热膨胀，使清洁球41表面积增大，使清洁球41与催化孔11壁接触面积增大，加强清洁球41清理催化孔11表面杂质的能力，使催化反应进行的更加彻底，使输出的汽车尾气中蕴含的有害气体含量更低，同时清洁球41进入循环管4内时，温度缓缓降低，膨胀的气体逐渐收缩，清洁球41随着收缩，清洁球41收缩时，清洁球41表面沾附的杂质脱落，使清洁球41自身保持洁净状态，同时清洁球41为弹性橡胶材料制成还可以避免清洁球41撞击在催化孔11壁上时损伤催化涂层。

作为本发明的一种实施方式，右侧所述通气管3内通过导杆51固连有第一风轮52；所述通气管3位于第一风轮52下方固连有风箱5；所述风箱5中空设置且与通气管3导通；所述风箱5内转动连接有第二风轮53；所述第一风轮52与第二风轮53均由扇叶54和齿轮环55构成；所述扇叶54均固连在齿轮环55内侧；两个所述齿轮环55相互啮合；所述风箱5靠近循环管4一侧固连有通风管56且通风管56连通循环管4；所述风箱5远离循环管4一侧表面均匀开口设置；工作时，尾气通过右侧通气管3排出时，气流带动第一风轮52上的扇叶54转动，从而带动第一风轮52转动，通过相互啮合的齿轮环55的传动，第二风轮53反向转动，反向转动的第二风轮53将气流通过通风管56输入循环管4内，对循环管4内气流起到加速效果，使清洁球41受到的推力更大，加强清洁球41的摩擦效果，同时第二风轮53鼓动的气流为风箱5一侧开口涌入的外界气流，外界气流温度低于尾气温度，可以有效对清洁球41进行降温处理，使清洁球41自身除杂能力进行的更加顺利，同时气流还可以对装置整体进行降温，避免尾气持续加热的情况下，陶瓷过滤芯1温度过高，使催化孔11内涂层受持续高温烘烤，产生剥落等现象，避免过滤芯1的净化效果降低，装置整体性能下降。

作为本发明的一种实施方式，所述循环管4下表面开口设置；所述循环管4开口处安装有过滤盒6；所述过滤盒6靠近循环管4一侧开口设计；所述过滤盒6内壁靠近开口处开设有滑槽7；所述过滤盒6位于滑槽7上方固连有第一拦截网71；所述滑槽7内滑动连接有第二拦截网72；初始状态下第一拦截网71与第二拦截网72网孔错位时，网孔直径小于清洁球41直径，第一拦截网71与第二拦截网72孔重合时，网孔直径大于清洁球41直径；工作时，过滤盒6加载在循环管4下表面时，第一拦截网71与第二拦截网72网孔错位，可以有效防止清洁球41进入过滤盒6的同时可以有效收集随清洁球41一起落入循环管4内的碳颗粒、粘连性氧化物等杂质，同时，清洁球41在长期使用时，表面会沾染一些不易清理的杂质，此时将滑槽7内第二拦截网72滑动，使第二拦截网72网孔与第一拦截网71网孔重合，使清洁球41落入过滤盒6内，将过滤盒6取下，重新将第二过滤网42网孔与第一拦截网71网孔错开，使用高压水枪向过滤盒6内冲水即可完成对清洁球41以及过滤盒6的清洗工作，双层拦截网可调控网孔的设置使清洁工作更容易进行，避免对清洁球41进行清洗时不便，同时加载清洁球41时只需将第一拦截网71与第二拦截网72网孔重合，在循环管4内风力的带动下，清洁球41会自动进入循环管4内，使清洁球41的清洗、加载进行的更急顺畅。

作为本发明的一种实施方式，所述循环管4内壁固连有均匀布置设置的撞击板8；所述撞击板8倾斜设计且多个撞击板8之间错位布置；所述撞击板8弹性金属材料制成；工作时，清洁球41在气流的带动下于循环管4和壳体2内不断循环往复的运动，清洁球41在循环管4内运动时，均匀分布的撞击板8可以有效拦截清洁球41，使清洁球41与金属板发生撞击，使清洁球41产生振动，将清洁球41表面沾附的杂质振落，可以有效加强清洁球41的清洁效果，同时撞击板8的设置还可以避免与清洁球41一同进入循环管4内的杂质在气流的带动下未经过滤网42直接重新进入过滤芯1内，使过滤芯1再次被污染。

作为本发明的一种实施方式，所述撞击板8右侧表面均匀凸点设计；工作时，撞击板8表面凸点设计，可以有效使清洁球41与撞击板8进行撞击时，增强撞击效果，使清洁球41表面杂质脱落的更加彻底，使装置整体性能更加优越，同时凸点设计使清洁球41与撞击板8的冲击力分散，避免撞击板8受力损坏。

具体实施流程如下：

工作时，汽车尾气通过左侧通气管3通入壳体2内，通入壳体2的尾气进入过滤芯1，通过催化孔11进入右侧通气管3排出，在尾气排出的同时，部分尾气进入循环管4，并将循环管4内清洁球41带动通过管道进入过滤芯1内，清洁球41随尾气通过过滤芯1后于右侧通气管3处被过滤网42拦截落入下方循环管4内，同时尾气通过右侧通气管3排出时，气流带动第一风轮52上的扇叶54转动，从而带动第一风轮52转动，通过相互啮合的齿轮环55的传动，第二风轮53反向转动，反向转动的第二风轮53将气流通过通风管56输入循环管4内，对循环管4内气流起到加速效果，使清洁球41受到的推力更大，清洁球41在循环管4内运动时撞击在均匀布置的撞击板8上，使清洁球41产生振动，使清洁球41表面粘连的杂质脱落，使清洁工作进行的更加彻底。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。