金属催化器活性涂层的制备方法、用该方法制备的涂层及金属催化器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属催化器制造技术领域，具体涉及一种能够有效延长产品寿命、简 化生产工艺的金属催化器活性涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属催化器是指以金属材料载体为基体，通过涂覆贵金属与汽油或柴油发动机中 的尾气中的有害物质进行反应，改善环境的一种产品，常用于汽车、发电机、水栗等设备是 尾气处理。随着环保标准的日益加严，控制尾气排放污染物已引起了各国的高度重视，特别 是欧美国家，制定了严格的排放法规。近两年动力产品的优化完善，对催化器的寿命提出了 很高的要求，特别是汽车产品，要求整车催化器产品耐久里程达到16万公里，各公司研究 人员进行了大量的技术开发和改进。
[0003]目前催化器的涂覆工艺一般是氧化铝粉和贵金属分步涂覆，这种涂覆的特点是初 始转化效率高，耐久时间短，而且这种涂覆工艺，生产时浪费时间和财力，不利于企业的市 场竞争。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种利于延长催化器的使用 寿命，简化生产工艺的金属催化器活性涂层的制备方法。
[0005] 为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
[0006] 金属催化器活性涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0007] (1)涂料改性：按重量份计将0· 5~2份贵金属、15~25份氧化铝粉和15~25 份稀土元素混合均勾后，充分研磨至颗粒粒径至10μm范围内，使贵金属附着在氧化错粉 和稀土元素形成的微孔内部进行物理改性，制得改性涂料；
[0008] (2)浆料制备：将制得的改性涂料配制成浆料，并用冰乙酸或乙醇胺调节浆料的 PH值至3. 5~4. 5范围内，浆料的固含量控制在30~40% ;
[0009] (3)涂层完成：将制得的浆料分散后，均匀涂覆于金属载体表面，并经烘干、焙烧 后完成涂层制备。
[0010] 其中，贵金属主要指金、银和铂族金属（钌、铑、钯、锇、铱、铂）等8种金属元素。
[0011] 作为优选，步骤（3)中，在金属载体涂覆之前，先将金属载体用金属脱脂剂超声清 洗10~15min，随后将金属载体于550°C下热处理2h。
[0012] 作为优选，步骤（3)中，烘干条件为150°C下烘干30min。
[0013] 作为优选，步骤（3)中，焙烧温度为600°C。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种采用上述方法制备的金属催化器活性涂层，该活 性涂层制备生产工艺简单，具有良好的高比表面积保持性能和储氧性能，利于提高C0/HC/ NOx的催化转化效率。
[0015] 本发明的另一目的在于提供一种金属催化器，该金属催化器包括金属载体，所述 金属载体表面涂覆有以上所述的金属催化器活性涂层，该金属催化器起燃温度性能优良， 生产成本低，使用寿命长。
[0016] 本发明具有至少以下有益效果：通过将贵金属、氧化铝粉和稀土元素混合研磨改 性，利用稀土材料和氧化铝粉的高比表面积性能，使贵金属附着在氧化铝粉和稀土元素形 成的微孔内部，从而使得涂层具有良好的高比表面积保持性能和储氧性能，有效改善了催 化剂活性成分的分布状态，避免了贵金属在涂层表面容易快速劣化的现象，延长了催化器 寿命，简化了生产工序，节约了生产成本。
【附图说明】
[0017] 以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其 中：
[0018] 图1是现有技术中金属催化器涂层的工艺原理图；
[0019] 图2是本发明实施例中金属催化器活性涂层的工艺原理图；
[0020] 图3是本发明实施例中金属催化器的生产工艺流程图；
[0021]图4是按传统老工艺生产的金属催化器样品起燃温度特性曲线图；
[0022] 图5是按本发明新工艺生产的金属催化器样品起燃温度特性曲线图；
[0023] 图6是按传统老工艺生产的金属催化器样品空燃比特性曲线图；
[0024] 图7是按本发明新工艺生产的金属催化器样品空燃比特性曲线图。
[0025] 图中：1_浆料；2-贵金属；3-金属载体。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的 方式描述了本发明的某些示范性实施例。附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限 制权利要求的保护范围。
[0027] 请参考图1，现有技术中金属催化器的涂覆工艺一般是将氧化铝粉等配成的浆料 1和贵金属2分步涂覆在金属载体3上，其初始转化效率高，耐久时间短，涂覆工艺繁琐；
[0028] 请参考图2和图3,本发明中金属催化器活性涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0029] (1)涂料改性：按重量份计将0. 5~2份贵金属、15~25份氧化铝粉和15~25份 稀土元素混合均匀后，使用球磨机进行多次研磨，利用激光粒度分析仪监控其粒径，使其粒 径在10ym范围内，使贵金属附着在氧化铝粉和稀土元素形成的微孔内部进行物理改性， 制得改性涂料；
[0030] (2)浆料制备：将步骤（1)制得的改性涂料用去离子水配制成浆料，并用冰乙酸或 乙醇胺调节浆料的PH值至3. 5~4. 5范围内，最终将浆料的固含量控制在30~40%，最好 控制在35 %左右；
[0031] (3)涂层完成：先将金属载体用金属脱脂剂超声清洗10~15min，随后将金属载 体置于高温炉中在550°C下热处理2h，可在研磨浆料时进行热处理，将步骤（2)制得的浆 料（含贵金属和氧化铝粉等）进行分散后，根据金属载体目数和孔隙率等参数控制浆料 的涂覆量，均匀涂覆于金属载体表面，涂覆完成后，将其置于烘干生产线上在150Γ下烘干 30min，随后进行600°C高温焙烧完成涂层制备，并制得金属催化器产品。
[0032] 通过上述工艺方法制造的金属催化器产品，进行老工艺与新工艺性能对比：QC 752-2006摩托车和轻便摩托车催化转化器按通用技术条件要求进行测试，参考图4和图5， 具体测试起燃温度性能如表1、表2所示。
[0033] 表1.按老工艺生产的金属催化器样品起燃温度性能
[0034]
[0035] 表2.按新工艺生产的金属催化器样品起燃温度性能
[0036]
[0037] 参考图6和图7,经过950°C的高温老化，分别按老工艺和新工艺生产的金属催化 器在C0和HC相对比各空燃比下的转化效率如表3、表4所示。
[0038] 表3.按老工艺生产的金属催化器高温老化后转化效率
[0039]
[0040] 表4.按新工艺生产的金属催化器高温老化后转化效率 [0041 ]
[0042] 从表1至表4可以看出，采用本发明方法生产的金属催化器产品的起燃温度在C0/ HC/NOx方面的性能比老工艺提高40°C左右；经过950°C的高温老化，新工艺在C0和HC相 对比各空燃比下的转化效率要高于老工艺10%左右。综上所述，新的混磨改性工艺充分发 挥了催化器的储氧性能，提高了催化转化效率，降低了成本，同时也可以延长催化转化器的 使用寿命。
[0043] 以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均 应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1. 金属催化器活性涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 涂料改性：按重量份计将0. 5~2份贵金属、15~25份氧化铝粉和15~25份稀 土元素混合均匀后，充分研磨至颗粒粒径为10μm范围内，使贵金属附着在氧化铝粉和稀 土元素形成的微孔内部进行物理改性，制得改性涂料； (2) 浆料制备：将制得的改性涂料配制成浆料，并用冰乙酸或乙醇胺调节浆料的PH值 至3. 5~4. 5范围内，浆料的固含量控制在30~40% ; (3) 涂层完成：将制得的浆料分散后，均匀涂覆于金属载体表面，并经烘干、焙烧后完 成涂层制备。2. 如权利要求1所述的金属催化器活性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3)中，在 金属载体涂覆之前，先将金属载体用金属脱脂剂超声清洗10~15min，随后将金属载体于 550°C下热处理2h。3. 如权利要求2所述的金属催化器活性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3)中，烘 干条件为150°C下烘干30min。4. 如权利要求2所述的金属催化器活性涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3)中，焙 烧温度为600 °C。5. 金属催化器活性涂层，其特征在于：所述金属催化器活性涂层采用如权利要求1所 述的方法制备而成。6. 金属催化器，包括金属载体，所述金属载体表面涂覆有涂层，其特征在于：所述涂层 为权利要求5所述的金属催化器活性涂层。
【专利摘要】本发明涉及金属催化器制造技术领域，具体涉及一种金属催化器活性涂层的制备方法、用该方法制备的涂层及金属催化器。所述制备方法，包括如下步骤：(1)涂料改性：按配比将贵金属、氧化铝粉和稀土元素混合均匀后，充分研磨至颗粒粒径至10μm范围内，使贵金属附着在氧化铝粉和稀土元素形成的微孔内部进行物理改性；(2)浆料制备：将改性涂料配制成浆料，并调节浆料的PH值至3.5～4.5范围内，浆料的固含量控制在30～40％；(3)涂层完成：将浆料进行分散后，均匀涂覆于金属载体表面，并经烘干、焙烧后完成涂层制备。本发明避免了贵金属在涂层表面容易快速劣化的问题，延长了催化器寿命，简化了生产工序，提高了催化转化效果。
【IPC分类】B01D53/56, B01D53/94, B01J37/02, B01D53/72, B01J23/63, B01D53/62
【公开号】CN105344352
【申请号】CN201510846280
【发明人】李纪委, 刘涛
【申请人】南京德普瑞克催化器有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月26日