柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及柴油机NOJ^处理净化领域，具体为适用于柴油机NO 放后处理的非 均相催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 据统计，2014年我国机动车保有量已达到2. 64亿辆。在北京、上海、广州等机动 车保有量位于前40名的城市中，约50%的氮氧化物污染来自于机动车尾气的排放。汽车尾 气中NOx排放已成为大气污染物的主要来源。随着汽车保有量的日益增多，汽车尾气中NO x排放对环境和生态的破坏变得日益严重，降低机动车尾气中NOx排放是当前研究的一项重 要课题。
[0003] 柴油机具有较好的燃油经济性、寿命长以及较低的CO2排放等优点，在机动车、船 舶等领域得到越来越广泛的应用，但是由于柴油机过量空气系数在1. 3以上导致NOx排放 量较高，尾气中含有过量的O2，如何控制有效柴油机NOx成为柴油机发展的关键。NOx吸附 还原催化（lean NOxTrap, LNT)技术是解决柴油机富氧中NOx还原的一种最有前景的技术 途径。
[0004] 目前，一些发达国家所用的催化剂主要含有贵金属Pt、Pd、Rh型催化剂，^^^催化 活性较好，但贵金属成本较高，如何降低催化剂中Pt贵金属含量显得尤为重要。
[0005] 发动机排气通过催化剂载体过程中有一定程度的温降（约50-120° C)，而温度对 催化剂的活性影响很大，在一定温度范围内，温度越高催化剂活性越强。如何利用发动机排 气在载体中的温度分布特性来优化催化剂在载体中的分布，使得更加合理的利用催化剂和 提高转化效率就显得尤为重要。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种适用于柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂的制备工艺。该种 催化剂涂覆工艺充分利用了柴油机排气通过载体的温度分布特性，使载体轴向方向的温度 分布与涂覆的催化剂浓度相对应，使得催化剂在载体中分布更为合理，有效提高了催化剂 的整体利用率和NOx转化效率。
[0007] 1柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂，该催化剂由活性组份、N0X#储组份、助 剂组份、涂层和载体组成；其特征在于：催化剂的载体沿发动机排气方向依次分为A区，B区 和C区，A区，B区和C区涂覆的催化剂浓度递增，利用了柴油机排气通过载体的温度分布特 性，使载体轴向方向的温度分布与涂覆的催化剂浓度相对应，使得催化剂在载体中分布更 为合理，有效提高了催化剂的整体利用率和NOxR化率。
[0008] Pt作为活性组分，BaO作为存储组分，CeOi^为助剂，涂层为γ-Al2O3;活性组份： 0.1-0.5% (wt) ;N0X#储组份：18-25%(wt);助剂组份：5-12%(wt)，其余为涂层 γ-Α1 203。
[0009] A区、B区和C区各占载体沿发动机排气方向1/3的长度。
[0010] B区涂覆浓度为A区的1. 1-1. 5倍，C区涂覆浓度为B区的1. 1-1. 3倍，且A区靠 近发动机排气管。
[0011] 本发明提供的一种适用于柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂的制备工艺，制 备步骤如下： (a)l.涂覆在载体A区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取 Pt (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Ce (NO3) 3 · 6H20金属盐和γ -Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和 Y-Al2O3粉末与去离子水质量比为0. 25-0. 5 :1，然后60-80° C水浴加热并搅拌30-60min， 制得楽液a。
[0012] 2.涂覆在载体B区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al 2O3的化学计量比称取 Pt (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Ce(NO3)3 · 6H20金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐 和Y-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.275-0. 75:1，然后60-80° C水浴加热并搅拌 30-60min，制得浆液b。
[0013] 3.涂覆在载体C区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取 Pt (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Ce(NO3)3 · 6H20金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐 和Y-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.303-0. 975:1，然后60-80° C水浴加热并搅拌 30_60min，制得衆液C0
[0014] (b)催化剂载体的涂覆过程： 方案1 :将载体A区浸入浆液a，使浆液液面刚好淹没A区，浸泡l-2min后取出，然 后将A区向下，并用真空装置抽走A区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在 100-120 ° C干燥I-2h ;再将载体B和C区同时浸入浆液b，使浆液液面刚好淹没B区，浸泡 2-3min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走B和C区多余的浆液使载体孔道通顺， 将载体在100-120 ° C干燥1-2h ;然后将载体C浸入浆液c，使浆液液面刚好淹没C区，浸 泡l-2min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走C区多余的浆液使载体孔道通顺，将 载体在100-120° C干燥1-2h ;最后将涂覆好的载体在马弗炉中600-800° C焙烧3-5h。
[0015] 方案2 :将载体C区浸入浆液c，使浆液液面刚好淹没C区，浸泡l-2min后取出，然 后干燥1-2h ;再将载体B和C区同时浸入浆液b，使浆液液面刚好淹没B区，浸泡 2-3min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走B和C区多余的浆液使载体孔道通顺， 将载体在100-120 ° C干燥1-2h ;然后将载体A区浸入浆液a，使浆液液面刚好淹没A区， 浸泡l-2min后取出，然后将A区向下，并用真空装置抽走A区多余的浆液使载体孔道通顺， 将载体在100-120° C干燥1-2h;最后将涂覆好的载体在马弗炉中600-800° C焙烧3-5h。
[0016] 本发明的有益效果是：根据柴油机尾气通过催化剂载体的温度分布特性，在载体 轴向不同区域涂覆不同浓度的催化剂（A区到C区涂覆的催化剂浓度逐渐增加)，根据尾气 在载体A区温度较高的特点，催化剂催化效率高，在达到要求的NOxR化效率的前提下可以 使用相对少量的催化剂，从而降低催化剂成本。柴油机尾气在载体C区温度相对于A区有 一定的温降，对催化剂转化效率有一定影响，可以通过在载体C区使用相对于A区浓度高一 些的催化剂，达到弥补温降对催化剂效率的副作用，从而达到NOx转化效率。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的原理示意图。
[0018] 图2为方案1的载体A区催化剂涂覆过程示意图。
[0019] 图3为方案1的载体B区催化剂涂覆过程示意图。
[0020] 图4为方案1的载体C区催化剂涂覆过程示意图。
[0021] 图5为方案2的载体C区催化剂涂覆过程示意图。
[0022] 图6为方案2的载体B区催化剂涂覆过程示意图。
[0023] 图7为方案2的载体A区催化剂涂覆过程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过实施例详述本发明，但本发明不限于下叙述的实施例。 实施例
[0025] L 称取70g γ-Al2O3'34. 163g Ba (NO3)2'25. 239Ce (NO3) 3 ·6Η20和 0· 635g Pt(NO3)2溶于 300ml去离子水中，水浴加热到70 ° C并磁力搅拌40min，制得浆液a ;称取105g 丫-八1203、51.24688&(勵3) 2、34.8598〇6(勵3)3.6!120和 0.9528?七(吣3)2溶于 3501111 去离 子水中，水浴加热到70° C并磁力搅拌40min，制得浆液b ;称取126g y-Al203、61.495g 8&(勵3)2、41.83比6(勵3)3.6!1 20和1.1148?丨(勵3)2溶于37〇1111去离子水中，水浴加热到 70 ° C并磁力搅拌40min，制得衆液c 〇
[0026] 2.将I. 2L堇青石蜂窝状陶瓷载体（目数300,孔隙率25%)载体A区浸入浆液a， 浆液液 面刚好浸没A区，浸泡Imin后取出，A区向下，用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内 部孔道畅通，用干燥箱120° C干燥2h ;然后将载体B和C区浸入浆液b，使浆液刚好