专利名称：消除氮氧化物的后处理器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到消除氮氧化物的后处理器，应用到汽车尾气的后处理行业。
背景技术：
当前，全球面临能源和环境的综合挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，人们仍然面临不少的难题，例如，如何选择后处理的载体和催化剂等方面。后处理载体是构成车用后处理平台的关键因素，截止到目前为止，在后处理载体方面绝大多数是进口的陶瓷载体，这种陶瓷载体的机械强度稍差，不太适应于中国的实际情况；同样，成熟的金属载体也是被国外的技术和专利垄断，成为制约中国后处理产业发展的关键因素。因此，如何获得低成本和高性能的后处理载体是推进该领域技术进步的核心内容。泡沫金属是一种物理功能与结构特性一体化的新型工程材料。80年代初国际上开始金属泡沫材料研制，金属泡沫材料具备质轻、隔音、过滤和阻燃特性，又有很强的吸震和电磁屏蔽作用，因此，广泛应用于国防工业。90年代起，泡沫金属推广应用于民用工业，例如，高水平的泡沫镍应用于工业电容和汽车超级电容的制备。目前，我国泡沫金属研制和生产技术水平居于世界前列。从结构上分析和实际测试表明，泡沫金属是最理想的后处理金属载体，例如，结构强度高于陶瓷载体，气流通道紊乱，最容易获得预想的催化效果，此外，催化剂的涂敷和施工工艺较为简单，因此，选择金属泡沫作为载体，具备理论上的先进性；但是，泡沫金属的最大缺点是价格高，平均25(Γ350元/升，甚至更高，对于一个发动机排量10升的柴油车，需要后处理载体的体积约为20升左右，因此，如果采用100%的泡沫金属作为载体，仅仅载体部分就高达500(Γ7000元/车，考虑催化剂和封装的成本后，就造成整车的成本升高无法接受，成为泡沫金属应用的障碍。因此，优化泡沫金属载体的结构参数是该材料能否获得批量应用的关键因素。事实上，进口的SCR系统所用的载体和催化剂的设计都有严格的规定，例如，在 SCR主载体和催化剂的前端，一般都加装小体积的具有DOC作用的载体和催化剂；而为了避免ΝΗ3的逸出，一般又在SCR主载体和催化剂的后端加装小体积的具有DOC作用的载体和催化剂。为此，消除氮氧化物的后处理器用作SCR的前端或后端‘D0C’具有现实的意义。以SCR所用载体和催化剂进行检索，CN200910233873. 6公开了一种采用钛酸正丁酯、正丁醇、去离子水、冰醋酸、锰的可溶性盐和铈的可溶性盐为原料经溶胶/凝胶方法制备而得SCR催化剂；CN2010105092^. 5公开了一种制备和/或改进用于氮氧化物的SCR 的带有氨包括商用催化剂的铜/沸石催化剂的方法；CN20101(^95353. 0公开了两个催化剂床的催化剂体系，其中第一催化剂床是铁- β -沸石，而下游第二催化剂床是担载于氧化铝上的银；CN20101(^81306. 0公开了一种多功能催化剂块，包括基板、尿素水解催化剂、负载在基板上，选择性催化还原(SCR)催化剂、负载在基板上，其中的载体为壁流式的陶瓷载体，催化剂为沸石分子筛；CN201010279857. 3公开了一种纳米Ti基蒙脱土 Cu催化剂的制备方法及其在HC-SCR中的应用；CN201010274007.4公开了一种用于脱除柴油车尾气中氮氧化物的选择性催化剂及其制备方法，由钒、锆、钨和钛的氧化物组成催化活性中心； CN201010142137. 2公开了以纳米Τ 02为载体，V205, Ce02, Mn02和Fe203为主活性组分， W03和Mo03为助催化剂组分；CN200910219520. 0公开了一种以Ce掺杂Ti02为载体的低温SCR催化剂及其制备方法，负载MnOX为催化剂活性组分；CN200910130469. 6公开了一种包括第一区和第二区体系，其中，第一区由铁SCR催化剂构成，第二区由铜SCR催化剂构成， 第二区位于第一区的下游，并没有描述载体的特征；CN20078004^47. 4公开了 SCR催化剂包含在氧化铝载体上的钨酸银；CN200810227323. 9公开了由二次离子交换法制备得到大比表面的狗-ZSM - 5分子筛催化剂，然后在狗-ZSM - 5上负载微量贵金属Pt，制得 Ptx -Fe- ZSM 一 5催化剂；CN200810137482. X公开了蜂窝状金属筛网催化剂由金属丝网、 沉积在金属丝网上的载体及负载在载体上的V2O5和MoO3构成；
上述已有的很多专利，都涉及到SCR的催化剂，但是，催化剂体系不同于本发明；尽管也有专利描述载体，但是，不同于本发明；尽管也有专利描述载体的布置，但是，不同于本发明。鉴于此，传统的SCR系统面临多方面的问题，具有较大的改进和优化的空间，为降低成本，提高效率，减少环境污染问题，产生了本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除氮氧化物的后处理器，用于尾气的气流混合分散以及促进NO部分氧化成N02的反应，满足国4以上的商用车需求，工艺简便，效率高，成本低。本发明的技术方案是这样实现的消除氮氧化物的后处理器，由泡沫金属载体，金属支撑板，金属支撑片，固定螺栓组成；其特征在于金属支撑板、金属支撑片和固定螺栓固定泡沫金属载体，金属支撑片为之字形，一端焊接在金属支撑板上，另一端采用固定螺栓固定泡沫金属载体；金属支撑板是冲压或拉延成碗型的结构，在泡沫金属载体上涂敷适用与SCR工况的催化剂，其涂敷催化剂的工艺如下1)把泡沫金属整体在高温炉内，随炉升温 45(T550°C并保温4(T60min，完成除油操作；2)在IOOOg固含量为15%wt市售钛溶胶中额外加入40(T480g的纳米二氧化钛、50(T580g的去离子水和10(Tl80g的酒精，搅拌形成悬浮液体；3)把泡沫金属载体浸入其中，3飞Omin后取出，压缩空气吹扫多余的液体，室温下放置 Mh，再用压缩空气吹扫流淌的液体；4)放入干燥箱内，循序升温80°C，保温60min ；然后再升温到35(T400°C，保温10(Tl20min ；作为完成中间涂层的载体；5)在IOOOmL蒸馏水中额外加入5 10%的硝酸鈽、10 20%的硝酸锆、0. 5 1%的硝酸鉑、2 5%的酒精以及0. θΓθ. 02% 的硝酸，加热搅拌至溶解，作为活性催化剂溶液；6)把活性催化剂溶液喷涂到完成了中间涂层的载体上，两面喷涂，室温下放置12(T300min后，移入干燥箱中，50°C保温20min，80°C下保温40min，150°C下保温lOOmin，450°C下保温200min，随炉冷却；形成Ti_Ce/Zr/Pt催化剂。本发明的积极效果在于从优化泡沫金属作用和结构入手，采用低贵金属含量的活性催化剂，完成泡沫金属结构单元的制作，具有很高的实用价值。
图1为本发明的结构图。图2为本发明的结构侧视图。
具体实施例方式下面结合
与实施例对本发明进一步描述消除氮氧化物的后处理器，由泡沫金属载体1，金属支撑板2，金属支撑片3，固定螺栓4组成；其特征在于金属支撑板2、 金属支撑片3和固定螺栓4固定泡沫金属载体，金属支撑片3为之字形，一端焊接在金属支撑板2上，另一端采用固定螺栓4固定泡沫金属载体1 ；金属支撑板2是冲压或拉延成碗型的结构，在泡沫金属载体1上涂敷适用与SCR工况的催化剂，其涂敷催化剂的工艺如下
(1)把泡沫金属整体在高温炉内，随炉升温45(T550°C并保温4(T60min，完成除油操
作；
(2)在IOOOg固含量为15%wt市售钛溶胶中额外加入40(T480g的纳米二氧化钛、 50(T580g的去离子水和10(Tl80g的酒精，搅拌形成悬浮液体；
(3)把泡沫金属载体浸入其中，3飞Omin后取出，压缩空气吹扫多余的液体，室温下放置 Mh，再用压缩空气吹扫流淌的液体；
(4)放入干燥箱内，循序升温80°C，保温60min；然后再升温到35(T400°C，保温 100^120min ；作为完成中间涂层的载体；
(5)在IOOOmL蒸馏水中额外加入5 10%的硝酸鈽、10 20%的硝酸锆、0.5 1%的硝酸鉑、 2 5%的酒精以及0. 0Γ0. 02%的硝酸，加热搅拌至溶解，作为活性催化剂溶液；
(6)把活性催化剂溶液喷涂到完成了中间涂层的载体上，两面喷涂，室温下放置 12(T300min后，移入干燥箱中，50°C保温20min，80°C下保温40min，150°C下保温lOOmin， 450°C下保温200min，随炉冷却；形成Ti_Ce/&/Pt催化剂。实施例为进一步阐明本发明的特点，不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。实施例1
选取市售的泡沫金属载体，材质为泡沫铝，目数为5ppi每平方英寸的孔数，孔隙率为大于80%，通孔率大于90%的泡沫金属，厚度35mm，直径大于支撑板开孔60mm，直径为 380mm,钻支撑孔6个，均布，把泡沫金属整体在高温炉内，随炉升温450°C并保温60min，完成除油操作，称重Wl=750g ；
在IOOOg固含量为15%wt市售钛溶胶中额外加入450g的纳米二氧化钛、550g的去离子水和50g的酒精，搅拌形成悬浮液体；
将上述泡沫金属载体浸入其中，20min后取出，压缩空气吹扫多余的液体，室温下放置 Mh，再用压缩空气吹扫流淌的液体；放入干燥箱内，循序升温80°C，保温60min ；然后再升温到350°C，保温120min ；作为完成中间涂层的载体；称重W3=766g ；
在IOOOmL蒸馏水中额外加入50g的硝酸鈽、IOOg的硝酸锆、IOg的硝酸鉑、2g的酒精以及0. Ig的硝酸，加热搅拌至溶解，作为活性催化剂溶液；
把活性催化剂溶液喷涂到完成了中间涂层的泡沫载体上，两面喷涂，室温下放置120min后，移入干燥箱中，50°C保温20min，80°C下保温40min，150°C下保温100min，450°C 下保温200min，随炉冷却；形成Ti_Ce/&/Pt催化剂。称重W5=774g ；
选取厚度为2mm不锈钢材质的金属板经过翻边、打孔等工序，制作金属支撑板，支撑板开孔直径320mm ；选取厚度3mm不锈钢材质的金属板经过折弯、打孔等工序后制备金属支撑片，支撑片的一端焊接在支撑板上，取实施例7的涂敷催化剂后的泡沫金属载体2片，采用固定螺栓固定在支撑板的2侧，完成泡沫金属结构单元的制作；在某9L的国3柴油机上的原有的SCR后处理器的前端，安装上本发明的泡沫金属单元，进行台架测试，结果表明，不同工况下，无背压升高，NOX去除率提高5 18%; 实施例2
选取市售的泡沫金属载体，材质为泡沫镍，目数为35ppi每平方英寸的孔数，孔隙率为大于80%，通孔率大于90%的泡沫金属，厚度25mm，直径大于支撑板开孔60mm，直径为 380mm,钻支撑孔6个，均布，把泡沫金属整体在高温炉内，随炉升温550°C并保温40min，完成除油操作，称重W2=821g;
在IOOOg固含量为15%wt市售钛溶胶中额外加入450g的纳米二氧化钛、550g的去离子水和50g的酒精，搅拌形成悬浮液体；
将上述的泡沫金属载体浸入其中，50min后取出，压缩空气吹扫多余的液体，室温下放置Mh，再用压缩空气吹扫流淌的液体；放入干燥箱内，循序升温80°C，保温60min ；然后再升温到400°C，保温IOOmin ；作为完成中间涂层的载体；称重W4=905g ；
把活性催化剂溶液喷涂到完成了中间涂层的泡沫载体上，两面喷涂，室温下放置 300min后，移入干燥箱中，50°C保温20min，80°C下保温40min，150°C下保温100min，450°C 下保温200min，随炉冷却；形成Ti_Ce/&/Pt催化剂。称重W6=917g ；
选取厚度为2mm不锈钢材质的金属板经过翻边、打孔等工序，制作金属支撑板，支撑板开孔直径320mm;选取厚度3mm不锈钢材质的金属板经过折弯、打孔等工序后制备金属支撑片，支撑片的一端焊接在支撑板上，取实施例8的涂敷催化剂后的泡沫金属载体2片，采用固定螺栓固定在支撑板的2侧，完成泡沫金属结构单元的制作；在某9L的国3柴油机上的原有的SCR后处理器的前端，安装上本发明的泡沫金属单元，进行台架测试，结果表明，不同工况下，背压升高小于1. 5Kpa, NOX去除率提高914%。
权利要求
1.消除氮氧化物的后处理器，由泡沫金属载体，金属支撑板，金属支撑片，固定螺栓组成；其特征在于金属支撑板、金属支撑片和固定螺栓固定泡沫金属载体，金属支撑片为之字形，一端焊接在金属支撑板上，另一端采用固定螺栓固定泡沫金属载体；金属支撑板是冲压或拉延成碗型的结构，在泡沫金属载体上涂敷适用与SCR工况的催化剂，其涂敷催化剂的工艺如下·1)把泡沫金属整体在高温炉内，随炉升温45(T550°C并保温4(T60min，完成除油操作；·2)在IOOOg固含量为15%wt市售钛溶胶中额外加入40(T480g的纳米二氧化钛、 50(T580g的去离子水和10(Tl80g的酒精，搅拌形成悬浮液体；·3)把泡沫金属载体浸入其中，3飞Omin后取出，压缩空气吹扫多余的液体，室温下放置 Mh，再用压缩空气吹扫流淌的液体；·4 )放入干燥箱内，循序升温80°C，保温60min ；然后再升温到35(T400 °C，保温 100^120min ；作为完成中间涂层的载体；·5)在IOOOmL蒸馏水中额外加入5 10%的硝酸鈽、10 20%的硝酸锆、0.5 1%的硝酸鉑、 2 5%的酒精以及0. 0Γ0. 02%的硝酸，加热搅拌至溶解，作为活性催化剂溶液；·6)把活性催化剂溶液喷涂到完成了中间涂层的载体上，两面喷涂，室温下放置 12(T300min后，移入干燥箱中，50°C保温20min，80°C下保温40min，150°C下保温lOOmin， 450°C下保温200min，随炉冷却；形成Ti_Ce/Zr/Pt催化剂。
全文摘要
本发明涉及一种消除氮氧化物的后处理器，由泡沫金属载体，金属支撑板，金属支撑片，固定螺栓组成；其特征在于金属支撑板、金属支撑片和固定螺栓固定泡沫金属载体，金属支撑片为之字形，一端焊接在金属支撑板上，另一端采用固定螺栓固定泡沫金属载体；金属支撑板是冲压或拉延成碗型的结构，在泡沫金属载体上涂敷适用与SCR工况的催化剂。其从优化泡沫金属作用和结构入手，采用低贵金属含量的活性催化剂，完成泡沫金属结构单元的制作，具有很高的实用价值。用于尾气的气流混合分散以及促进NO部分氧化成NO2的反应，满足国4以上的商用车需求，工艺简便，效率高，成本低。
文档编号B01D53/56GK102430336SQ201110271339
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者刘国军, 崔龙, 张克金, 张苡铭, 杨彬, 王丹, 米新艳, 许德超 申请人:中国第一汽车股份有限公司