一种汽车尾气净化催化剂的制备方法

本发明涉及汽车尾气污染物处理技术领域，具体涉及一种汽车尾气净化催化剂的制备方法。

背景技术：

随着社会经济的快速发展，人们的生活越来越便捷，汽车已成为人们生活中必不可少的一部分。从而人们的需求不断增加，汽车产业得以迅猛发展，汽车产量的飞速增加使得中国成为全球汽车量增长最快的国家之一。然而大量汽车给人们带来方便的同时，也带来了诸多问题，其中汽车尾气对空气质量的影响日益加剧，已成为大气环境污染的主要因素。目前通常采用安装汽车尾气催化剂进行汽车尾气的机外处理，使用最多的是能同时净化碳氢化合物(hc)、氮的氧化物(nox)、co三种有害尾气的三元催化剂。优良的尾气净化三元催化剂最重要的性能是其催化剂能力，而载体与涂层的结合力大小，涂层一次性上量的多少，与最终的催化性能紧密相关。涂层在催化剂工作的过程中不产生龟裂、剥落，是决定催化剂性能最基本的条件。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，采用本发明制备方法制备的汽车尾气净化催化剂不易产生龟裂、剥落，负载量达到10％-15％。

本发明采取的具体技术方案是：

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将堇青石载体置于1mol/l稀硝酸溶液中充分加热浸渍3h,可获得高比表面载体；

(2)储氧材料的制备；按照氧化铈、氧化锆质量比1-5:5-9的比例，称取硝酸铈、硝酸锆，同时称取铈锆总量10wt％(以氧化物计算)的钇、镨、镧、锶中一种或多种金属硝酸盐混合溶于去离子水中，加入铈锆总量6wt％(以氧化物计算)的2mol/l双氧水及铈锆总量3wt％(以氧化物计算)的2mol/l聚乙二醇，搅拌1.5h，制成金属硝酸盐混合溶液待用；然后称取体积比为1:1的氨水溶液及碳酸铵溶液，作为碱性沉淀剂，在搅拌状态下缓慢滴加至待用的金属硝酸盐混合溶液中并保证沉淀完全，此时溶液ph为9-10，陈化20h后，抽滤、洗涤，直至滤液ph为7，微波干燥后于600℃左右焙烧3h，制得储氧粉末；

(3)涂层的制备：将氧化铝粉末与储氧粉末按照质量比3:1的比例混合，采用玛瑙球磨机球磨5-6小时，然后按照水粉比1:8-1:15加入到去离子水中形成混合液，然后向混液中加入质量1％-1.2％的分散剂、0.05％的粘结剂，用氨水调节ph至8，然后采用超声进行分散，得到稳定的浆料；

(4)浆料的负载：用硝酸调节浆料ph至3-4，将预处理后的堇青石载体按照固液比1：2-3的比例浸渍在浆料中0.5h后，取出并吹尽孔道内残液，残液进行回收待用；再将堇青石载体置于微波炉中进行烘干，然后500℃高温焙烧2小时，得到催化剂。

进一步地，所述的催化剂负载量为10％-15％。

进一步地，步骤(3)中分散剂添加量为1％。

进一步地，所述粘结剂选自硅溶胶、铝溶胶、cmc、pva、田菁粉中的一种，优选铝溶胶。

进一步地，步骤(4)中所述固液比为1:2。

进一步地，步骤(4)中调节浆料ph至3。

进一步地，步骤(4)中湿式球磨法球磨5-6小时，每小时排气一次。

本发明的有益效果是：本发明经过大量创造性试验，确定了本发明制备汽车尾气净化催化剂的方法所选用的原料及用量以及各工艺参数，由本发明方法制备的汽车尾气净化催化剂不易产生龟裂、剥落，涂层一次性上量高。

附图说明

图1显示为不同前处理对上载量的影响；

图2显示为不同固液比对涂覆性能影响；

图3显示为不同球磨时间对涂覆性能影响；

图4显示为不同分散剂用量对浆液性能影响；

图5显示为不同ph值对涂覆性能影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将堇青石载体置于1mol/l稀硝酸溶液中充分加热浸渍3h,可获得高比表面载体；

(2)储氧材料的制备；按照氧化铈、氧化锆质量比3:7的比例，称取硝酸铈、硝酸锆，同时称取铈锆总量10wt％(以氧化物计算)的钇、镨、镧、锶中一种或多种金属硝酸盐混合溶于去离子水中，加入铈锆总量6wt％(以氧化物计算)的2mol/l双氧水及铈锆总量3wt％(以氧化物计算)的2mol/l聚乙二醇，搅拌1.5h，制成金属硝酸盐混合溶液待用；然后称取体积比为1:1的氨水溶液及碳酸铵溶液，作为碱性沉淀剂，在搅拌状态下缓慢滴加至待用的金属硝酸盐混合溶液中并保证沉淀完全，此时溶液ph为9-10，陈化20h后，抽滤、洗涤，直至滤液ph为7，微波干燥后于600℃左右焙烧3h，制得储氧粉末；

(3)涂层的制备：将氧化铝粉末与储氧粉末按照质量比3:1的比例混合，采用玛瑙球磨机球磨5小时，然后按照水粉比1:10加入到去离子水中形成混合液，然后向混液中加入质量1％的分散剂、0.05％的铝溶胶，用氨水调节ph至8，然后采用超声进行分散，得到稳定的浆料；

(4)浆料的负载：用硝酸调节浆料ph至3，将预处理后的堇青石载体按照固液比1：2的比例浸渍在浆料中0.5h后，取出并吹尽孔道内残液，残液进行回收待用；再将堇青石载体置于微波炉中进行烘干，然后500℃高温焙烧2小时，得到催化剂。

对照例1

制备方法与实施例1大致相同，区别在于步骤(1)为将堇青石载体置于1mol/l双氧水溶液中充分加热浸渍3h。

实施例1与对照例1不同处理对上载量的影响如图1所示。

实施例2

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将堇青石载体置于1mol/l稀硝酸溶液中充分加热浸渍3h,可获得高比表面载体；

(2)储氧材料的制备；按照氧化铈、氧化锆质量比4:6的比例，称取硝酸铈、硝酸锆，同时称取铈锆总量10wt％(以氧化物计算)的钇、镨、镧、锶中一种或多种金属硝酸盐混合溶于去离子水中，加入铈锆总量6wt％(以氧化物计算)的2mol/l双氧水及铈锆总量3wt％(以氧化物计算)的2mol/l聚乙二醇，搅拌1.5h，制成金属硝酸盐混合溶液待用；然后称取体积比为1:1的氨水溶液及碳酸铵溶液，作为碱性沉淀剂，在搅拌状态下缓慢滴加至待用的金属硝酸盐混合溶液中并保证沉淀完全，此时溶液ph为9-10，陈化20h后，抽滤、洗涤，直至滤液ph为7，微波干燥后于600℃左右焙烧3h，制得储氧粉末；

(3)涂层的制备：将氧化铝粉末与储氧粉末按照质量比3:1的比例混合，采用玛瑙球磨机球磨5小时，然后按照水粉比1:12加入到去离子水中形成混合液，然后向混液中加入质量1％的分散剂、0.05％的铝溶胶，用氨水调节ph至8，然后采用超声进行分散，得到稳定的浆料；

(4)浆料的负载：用硝酸调节浆料ph至3，将预处理后的堇青石载体按照固液比1：2的比例浸渍在浆料中0.5h后，取出并吹尽孔道内残液，残液进行回收待用；再将堇青石载体置于微波炉中进行烘干，然后500℃高温焙烧2小时，得到催化剂。

实施例3

制备方法与实施例2大致相同，区别在于步骤(4)中堇青石载体按照固液比1：3的比例浸渍在浆料中0.5h。

对照例2

制备方法与实施例2大致相同，区别在于步骤(4)中堇青石载体按照固液比1：1的比例浸渍在浆料中0.5h。

对照例3

制备方法与实施例1大致相同，区别在于步骤(4)中堇青石载体按照固液比1：4的比例浸渍在浆料中0.5h。

对照例4

制备方法与实施例1大致相同，区别在于步骤(4)中堇青石载体按照固液比1：5的比例浸渍在浆料中0.5h。

实施例2-3与对照例2-4不同处理对涂覆性能影响如图2所示。

实施例4

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将堇青石载体置于1mol/l稀硝酸溶液中充分加热浸渍3h,可获得高比表面载体；

(2)储氧材料的制备；按照氧化铈、氧化锆质量比5:5的比例，称取硝酸铈、硝酸锆，同时称取铈锆总量10wt％(以氧化物计算)的钇、镨、镧、锶中一种或多种金属硝酸盐混合溶于去离子水中，加入铈锆总量6wt％(以氧化物计算)的2mol/l双氧水及铈锆总量3wt％(以氧化物计算)的2mol/l聚乙二醇，搅拌1.5h，制成金属硝酸盐混合溶液待用；然后称取体积比为1:1的氨水溶液及碳酸铵溶液，作为碱性沉淀剂，在搅拌状态下缓慢滴加至待用的金属硝酸盐混合溶液中并保证沉淀完全，此时溶液ph为9-10，陈化20h后，抽滤、洗涤，直至滤液ph为7，微波干燥后于600℃左右焙烧3h，制得储氧粉末；

(3)涂层的制备：将氧化铝粉末与储氧粉末按照质量比3:1的比例混合，采用玛瑙球磨机球磨5小时，然后按照水粉比1:9加入到去离子水中形成混合液，然后向混液中加入质量1％的分散剂、0.05％的铝溶胶，用氨水调节ph至8，然后采用超声进行分散，得到稳定的浆料；

(4)浆料的负载：用硝酸调节浆料ph至3，将预处理后的堇青石载体按照固液比1：2的比例浸渍在浆料中0.5h后，取出并吹尽孔道内残液，残液进行回收待用；再将堇青石载体置于微波炉中进行烘干，然后500℃高温焙烧2小时，得到催化剂。

实施例5

制备方法与实施例4大致相同，区别在于步骤(3)中球磨时间为6小时。

对照例5

制备方法与实施例4大致相同，区别在于步骤(3)中球磨时间为4小时。

对照例6

制备方法与实施例4大致相同，区别在于步骤(3)中球磨时间为7小时。

实施例4-5与对照例5-6不同处理对涂覆性能影响如图3所示。

实施例6

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将堇青石载体置于1mol/l稀硝酸溶液中充分加热浸渍3h,可获得高比表面载体；

(2)储氧材料的制备；按照氧化铈、氧化锆质量比5:5的比例，称取硝酸铈、硝酸锆，同时称取铈锆总量10wt％(以氧化物计算)的钇、镨、镧、锶中一种或多种金属硝酸盐混合溶于去离子水中，加入铈锆总量6wt％(以氧化物计算)的2mol/l双氧水及铈锆总量3wt％(以氧化物计算)的2mol/l聚乙二醇，搅拌1.5h，制成金属硝酸盐混合溶液待用；然后称取体积比为1:1的氨水溶液及碳酸铵溶液，作为碱性沉淀剂，在搅拌状态下缓慢滴加至待用的金属硝酸盐混合溶液中并保证沉淀完全，此时溶液ph为9-10，陈化20h后，抽滤、洗涤，直至滤液ph为7，微波干燥后于600℃左右焙烧3h，制得储氧粉末；

(3)涂层的制备：将氧化铝粉末与储氧粉末按照质量比3:1的比例混合，采用玛瑙球磨机球磨5小时，然后按照水粉比1:13加入到去离子水中形成混合液，然后向混液中加入质量1％的分散剂、0.05％的铝溶胶，用氨水调节ph至8，然后采用超声进行分散，得到稳定的浆料；

(4)浆料的负载：用硝酸调节浆料ph至3，将预处理后的堇青石载体按照固液比1：2的比例浸渍在浆料中0.5h后，取出并吹尽孔道内残液，残液进行回收待用；再将堇青石载体置于微波炉中进行烘干，然后500℃高温焙烧2小时，得到催化剂。

实施例7

制备方法与实施例6大致相同，区别在于步骤(3)中分散剂的加入量为1.2％。

对照例7

制备方法与实施例6大致相同，区别在于步骤(3)中分散剂的加入量为0.8％。

对照例8

制备方法与实施例6大致相同，区别在于步骤(3)中分散剂的加入量为1.5％。

实施例6-7与对照例7-8不同处理对浆液性能影响如图4所示。

实施例8

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)载体的预处理：将堇青石载体置于1mol/l稀硝酸溶液中充分加热浸渍3h,可获得高比表面载体；

(2)储氧材料的制备；按照氧化铈、氧化锆质量比4:6的比例，称取硝酸铈、硝酸锆，同时称取铈锆总量10wt％(以氧化物计算)的钇、镨、镧、锶中一种或多种金属硝酸盐混合溶于去离子水中，加入铈锆总量6wt％(以氧化物计算)的2mol/l双氧水及铈锆总量3wt％(以氧化物计算)的2mol/l聚乙二醇，搅拌1.5h，制成金属硝酸盐混合溶液待用；然后称取体积比为1:1的氨水溶液及碳酸铵溶液，作为碱性沉淀剂，在搅拌状态下缓慢滴加至待用的金属硝酸盐混合溶液中并保证沉淀完全，此时溶液ph为9-10，陈化20h后，抽滤、洗涤，直至滤液ph为7，微波干燥后于600℃左右焙烧3h，制得储氧粉末；

(3)涂层的制备：将氧化铝粉末与储氧粉末按照质量比3:1的比例混合，采用玛瑙球磨机球磨5小时，然后按照水粉比1:13加入到去离子水中形成混合液，然后向混液中加入质量1％的分散剂、0.05％的铝溶胶，用氨水调节ph至8，然后采用超声进行分散，得到稳定的浆料；

(4)浆料的负载：用硝酸调节浆料ph至3，将预处理后的堇青石载体按照固液比1：2的比例浸渍在浆料中0.5h后，取出并吹尽孔道内残液，残液进行回收待用；再将堇青石载体置于微波炉中进行烘干，然后500℃高温焙烧2小时，得到催化剂。

实施例9

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至4。

对照例9

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至2。

对照例10

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至5。

对照例11

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至6。

对照例12

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至7。

对照例13

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至8。

对照例14

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至9。

对照例15

制备方法与实施例8大致相同，区别在于步骤(4)用硝酸调节浆料ph至10。

实施例8-9与对照例9-15不同处理对涂覆性能影响如图5所示，涂覆后，经过微波干燥，然后500℃焙烧2h，结果显示，ph为4和5载体表面出现轻微龟裂现象，而ph＝3载体效果最好。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。