本发明涉及汽车尾气催化剂技术领域，特别涉及一种汽车尾气催化剂的制备方法及系统。
背景技术：
随着汽车保有量的增加，汽车向大气中排放的co、hc、nox越来越多。目前，许多国家已经对汽车尾气排放采取了严格的控制排放措施。因此汽车尾气的处理日益成为重要的课题。在现有技术中，对汽车尾气排放的控制是通过加装催化净化器来实现，而催化净化器的关键是催化剂。传统的汽车尾气催化剂的制备常采用沉淀法，而沉淀法需要使用大量的溶剂，操作过程比较繁琐，所制备的催化剂的分散性能和催化性能均有待提高。
超临界二氧化碳作为“绿色化学”的清洁溶剂正在逐步取代一些常规的、对环境有危害的有机溶剂，在萃取分离、分析技术、食品工业、中药材提取、生物材料、环境保护等许多方面都得到应用，具有广泛的前景。超临界二氧化碳具有高扩散性、低粘度、密度可调(进而溶解度可调)、极性小，不易引起微粒的化学团聚及制备的产品纯度高等优点，在汽车尾气催化剂的制备中将有很好的应用价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种汽车尾气催化剂的制备方法及系统，该方法在超临界二氧化碳中进行，所制备的铜铈锆复合催化剂具有很好的分散性，催化性能也大大提高。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种汽车尾气催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值，所述第一预设压力值为8～15mpa；然后向所述第一反应器中加入铜的可溶性盐、铈的可溶性盐、锆的可溶性盐和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃；
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值，所述第一预设压力值与所述第二预设压力值的差值为0.1～0.5mpa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至100～160℃；
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在130～160℃，反应5～10小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到所述汽车尾气催化剂。
其中，所述干燥条件为：80～100℃下干燥1～2h，煅烧条件为300～400℃煅烧2～4h。
进一步的，步骤(1)中，铜的可溶性盐、铈的可溶性盐和锆的可溶性盐的摩尔比为(0.05～0.15)：(0.65～0.85)：(0.1～0.2)。
进一步的，所述铜的可溶性盐、铈的可溶性盐和锆的可溶性盐分别为硝酸铜、硝酸铈和硝酸锆。
本发明的第二方面还提供一种汽车尾气催化剂的制备系统，该系统包括：第一反应器、第二反应器、二氧化碳储罐、增压泵和三通阀，所述二氧化碳储罐中输出的二氧化碳经所述增压泵增压后在所述三通阀处分成两路，其中一路输入至所述第一反应器中，另一路输入至第二反应器中；
还包括与第一反应器连通的第一混合器和第一输送泵，所述第一混合器用于将铜的可溶性盐、铈的可溶性盐、锆的可溶性盐和无水乙醇形成混合溶液，所述第一输送泵用于将所述混合溶液输送至所述第一反应器中；
还包括与第二反应器连通的第二混合器和第二输送泵，所述第二混合器用于将去离子水和柠檬酸形成混合溶液，所述第二输送泵用于将所述混合溶液输送至第二反应器中。
进一步的，所述铜的可溶性盐、铈的可溶性盐、锆的可溶性盐和无水乙醇形成混合溶液中，铜的可溶性盐、铈的可溶性盐和锆的可溶性盐的摩尔比为(0.05～0.15)：(0.65～0.85)：(0.1～0.2)。
进一步的，所述铜的可溶性盐、铈的可溶性盐和锆的可溶性盐分别为硝酸铜、硝酸铈和硝酸锆。
进一步的，所述第一反应器和第二反应器的压力差值为0.1～0.5mpa。
本发明的一种汽车尾气催化剂的制备方法及系统具有如下有益效果：
本发明在超临界二氧化碳环境中引入水解反应，利用超临界二氧化碳的强溶解性能、夹带性能和超临界流体能够提供的友好的、独特的化学反应环境来制备铜铈锆复合催化剂。超临界二氧化碳的表面张力比较低，从而可以减少或者替代表面活性剂的加入，绿色清洁，制备的铜铈锆复合催化剂对co、hc和no的转化率达到92.3％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明提供的一种汽车尾气催化剂的制备系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
本实施例提供一种汽车尾气催化剂的制备系统，如图1所示，该系统包括第一反应器1、第二反应器2、二氧化碳储罐3、增压泵4和三通阀5，所述二氧化碳储罐3中输出的二氧化碳经所述增压泵4增压后在所述三通阀5处分成两路，其中一路输入至所述第一反应器1中，另一路输入至第二反应器2中。
该系统还包括与第一反应器1连通的第一混合器6和第一输送泵7，所述第一混合器6用于将铜的可溶性盐、铈的可溶性盐、锆的可溶性盐和无水乙醇形成混合溶液，所述第一输送泵7用于将所述混合溶液输送至所述第一反应器1中。
该系统还包括与第二反应器2连通的第二混合器8和第二输送泵9，所述第二混合器8用于将去离子水和柠檬酸形成混合溶液，所述第二输送泵9用于将所述混合溶液输送至第二反应器2中。
其中，第一反应器1和第二反应器2的压力差值为0.1mpa。
本实施例还提供一种利用上述汽车尾气催化剂的制备系统制备催化剂的方法，该方法包括以下步骤：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值8mpa；然后向所述第一反应器中加入硝酸铜、硝酸铈、硝酸锆和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至100℃。
其中，硝酸铜、硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为：0.05：0.85：0.1。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值7.9mpa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至100℃；
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在130℃，反应5小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到铜铈锆复合催化剂。
其中，干燥条件为：80℃下干燥1h，煅烧条件为300℃煅烧2h。
对上述制备的铜铈锆复合催化剂进行性能测试，其对co、hc和no的转化率达到90.6％。
【实施例2】
本实施例提供一种汽车尾气催化剂的制备系统，如图1所示，该系统包括第一反应器1、第二反应器2、二氧化碳储罐3、增压泵4和三通阀5，所述二氧化碳储罐3中输出的二氧化碳经所述增压泵4增压后在所述三通阀5处分成两路，其中一路输入至所述第一反应器1中，另一路输入至第二反应器2中。
该系统还包括与第一反应器1连通的第一混合器6和第一输送泵7，所述第一混合器6用于将铜的可溶性盐、铈的可溶性盐、锆的可溶性盐和无水乙醇形成混合溶液，所述第一输送泵7用于将所述混合溶液输送至所述第一反应器1中。
该系统还包括与第二反应器2连通的第二混合器8和第二输送泵9，所述第二混合器8用于将去离子水和柠檬酸形成混合溶液，所述第二输送泵9用于将所述混合溶液输送至第二反应器2中。
其中，第一反应器1和第二反应器2的压力差值为0.3mpa。
本实施例还提供一种利用上述汽车尾气催化剂的制备系统制备催化剂的方法，该方法包括以下步骤：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值12mpa；然后向所述第一反应器中加入硝酸铜、硝酸铈、硝酸锆和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至130℃。
其中，硝酸铜、硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为：0.1：0.7：0.2。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值11.7mpa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至130℃；
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在150℃，反应8小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到铜铈锆复合催化剂。
其中，干燥条件为：90℃下干燥2h，煅烧条件为350℃煅烧4h。
对上述制备的铜铈锆复合催化剂进行性能测试，其对co、hc和no的转化率达到91.2％。
【实施例3】
本实施例提供一种汽车尾气催化剂的制备系统，如图1所示，该系统包括第一反应器1、第二反应器2、二氧化碳储罐3、增压泵4和三通阀5，所述二氧化碳储罐3中输出的二氧化碳经所述增压泵4增压后在所述三通阀5处分成两路，其中一路输入至所述第一反应器1中，另一路输入至第二反应器2中。
该系统还包括与第一反应器1连通的第一混合器6和第一输送泵7，所述第一混合器6用于将铜的可溶性盐、铈的可溶性盐、锆的可溶性盐和无水乙醇形成混合溶液，所述第一输送泵7用于将所述混合溶液输送至所述第一反应器1中。
该系统还包括与第二反应器2连通的第二混合器8和第二输送泵9，所述第二混合器8用于将去离子水和柠檬酸形成混合溶液，所述第二输送泵9用于将所述混合溶液输送至第二反应器2中。
其中，第一反应器1和第二反应器2的压力差值为0.5mpa。
本实施例还提供一种利用上述汽车尾气催化剂的制备系统制备催化剂的方法，该方法包括以下步骤：
(1)向第一反应器中通入二氧化碳，使得所述第一反应器内的压力达到第一预设压力值15mpa；然后向所述第一反应器中加入硝酸铜、硝酸铈、硝酸锆和无水乙醇的混合溶液，边搅拌边升温至160℃。
其中，硝酸铜、硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为：0.15：0.65：0.2。
(2)向第二反应器中通入二氧化碳，使得所述第二反应器内的压力达到第二预设压力值14.5mpa；然后向所述第二反应器中加入去离子水、柠檬酸的混合溶液，边搅拌边升温至160℃；
(3)将步骤(2)中夹带有去离子水和柠檬酸的混合溶液的超临界二氧化碳缓慢通入至所述第一反应器中，搅拌所述第一反应器，使得所述去离子水和柠檬酸与所述第一反应器内的溶液充分混合，控制所述第一反应器的温度在160℃，反应10小时后，过滤、洗涤得到固体产物，将所述固体产物干燥、煅烧即得到铜铈锆复合催化剂。
其中，干燥条件为：90℃下干燥2h，煅烧条件为400℃煅烧2h。
对上述制备的铜铈锆复合催化剂进行性能测试，其对co、hc和no的转化率达到92.3％。
综上，本发明在超临界二氧化碳环境中引入水解反应，利用超临界二氧化碳的强溶解性能、夹带性能和超临界流体能够提供的友好的、独特的化学反应环境来制备铜铈锆三元复合催化剂。超临界二氧化碳的表面张力比较低，从而可以减少或者替代表面活性剂的加入，绿色清洁，制备的铜铈锆复合催化剂对co、hc和no的转化率达到92.3％。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。