通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽油机尾气净化催化剂及其制备方法，属于通用小型汽油机尾气 催化剂的制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 通用小型汽油机是汽油为燃料的动力机械，CO、HC和NOx是通用小型汽油机的主 要尾气污染物。对于通用小型汽油机的机外净化主要是指在消声器中加装尾气净化催化 剂。由于通用小型汽油机的自身排放特点，尾气净化催化剂需要满足以下几方面的要求：1) HC+NOx是通用小型汽油机排放控制的重点，但由于NOx排放较低，所占比例较小，因此HC是 需要治理的关键；2)通用小型汽油机的消声器空间较小，因此催化剂应该具有比较小的体 积和高的转化效率；3)通用小型汽油机排气温度在350?600°C，已经超过催化剂的起燃温 度，能确保催化剂的正常使用，但同时HC和CO氧化反应会释放大量的热量，因此催化剂床 层温度接近甚至超过l〇〇〇°C，因此要求催化剂具备良好的耐高温性能；4)通用小型汽油机 的催化剂必须具备低成本、高性能且具有良好耐久性的特点。
[0003] 金属丝饼状载催化剂能够满足上述通用小型汽油机尾气净化催化剂的几方面要 求，因此是通用小型汽油机常用的尾气净化催化剂之一。但金属丝饼载体在高空速高温 气流的冲击下极易收缩变形，进而造成摩擦断丝、废气漏气和涂层磨损脱落，导致催化剂失 效，因此克服或降低金属丝饼载体在高空速高温气流下的收缩变形是迫切需要解决的问 题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术中传统的金属丝饼状载体易收缩变形，导致载体 上附着的涂层脱落及废气泄漏造成的催化剂失效的缺点，提供了一种制备方法简单，催化 剂活性更好，持久性更长的通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂及其制备方法。
[0005] 本发明采用如下技术方案：一种通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂，包 括金属丝饼状载体和催化剂涂层，所述金属丝饼状载体以金属丝材为骨架，通过结网、卷 制、挤压成饼状、涂覆焊料及高温钎焊制备而成，所述催化剂涂层包括活性Al 2O3和富铈型 稀土复合氧化物储氧材料，所述催化剂涂层中活性Al2O 3的质量百分数为60?90%，富铈 型稀土储氧材料的质量百分数为10?40%。
[0006] 进一步的，所述活性Al2O3是γ-Al 203负载贵金属钯、铂和钯、钯和铑或铂、钯和铑 的复合氧化物。
[0007] 进一步的，所述的富铈型稀土复合氧化物储氧材料中的氧化铈质量百分比为 50 ?100%〇
[0008] 通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009] (1)金属丝饼载体的制备：将金属丝材结网、卷制并挤压成饼状，然后放入镍基钎 焊膏中停留1?5s，以10?50mm/s的速度提出，于100?200°C下烘干0. 5?lh，放入高 温钎焊炉钎焊，制备成金属丝饼状载体；
[0010] (2)载体的预处理：将步骤⑴制备的金属丝饼状载体于空气气氛中700? 1100°C焙烧预处理1?4h，以去掉残留油渍和形成金属氧化物薄膜；
[0011] ⑶活性活性Al2O3的制备：采用等体积法，根据每单位质量的γ-Al 203粉末吸附 的水量，浸渍贵金属钮、铂和钮、钮和铭或铂、钮和铭溶液于γ-Ai 2O3粉末上，贵金属钮、铂 和钯、钯和铑或铂、钯和铑的总负载量为γ-Al2O 3粉末重量的0. 5?30% ;
[0012] (4)涂层浆液的制备：将活性Α1Α、富铈型稀土储氧材料混合，其中活性Al2O 3的 质量百分浓度为60?90%，富铈型稀土储氧材料的质量百分浓度为10?40%，加入去离 子水搅拌，涂层浆液中的固含量为10%?35%，采用球磨机对涂层浆液进行球磨，浆液颗 粒度D90为5?30 μ m ;
[0013] (5)涂敷：将金属丝饼载体浸渍于步骤（4)制备的涂层浆液中1?3min后提出， 放入离心机中甩干，离心机转速为800?1200r/min ;
[0014] (6)烘干：将步骤（5)中涂覆后的金属丝饼载体于100?200°C下烘干1?4h，烘 干后于400?600°C条件下焙烧2?4h ;
[0015] (7)重复步骤（4)和步骤（5)，直至金属丝饼载体上的涂层量达到10g/L?50g/L， 得到通用小型汽油机尾气净化催化剂。
[0016] 进一步的，所述金属丝饼状催化剂载体的质量为3?15g/只。
[0017] 进一步的，所述金属丝饼为长方体饼或圆柱体饼。
[0018] 进一步的，金属丝饼载体的金属丝材直径为0. 3?0. 5mm，材质为FeCrAl合金。
[0019] 本发明制备方法简单，制备出的催化剂在高空速高温条件下不易收缩变形，避免 了传统金属丝饼载体收缩变形而导致的催化剂层脱落及废气泄漏造成的催化剂失效，提高 了催化剂的活性和耐久性，催化剂使用寿命延长。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明
[0021] 金属丝饼载体Sl制作：将金属丝材结网、卷制并挤压成饼状，然后放入镍基钎 焊膏中停留3s，以30mm/s的速度提出，在120°C下烘干0. 5h，放入高温钎焊炉钎焊，制备 成涂覆催化剂涂层的金属丝饼长方体状载体；金属丝材的丝径为〇.35mm，材质为牌号为 0Cr20A15的FeCrAl合金材料，金属丝饼状外形尺寸为30*18*18的长方体，长方体端面的长 为30mm，宽为18mm，高度为18mm ;载体重量为7. 5g。
[0022] 金属丝饼载体S2制作：将金属丝材结网，然后经过卷制、挤压成长方体成品，不 涂覆焊料及不进行高温钎焊措施；金属丝材的丝径为〇. 35mm，材质为牌号为0Cr20A15的 FeCrAl合金材料，金属丝饼状外形尺寸为30*18*18的长方体，长方体端面的长为30mm，宽 为18mm，高度为18mm ;载体重量为7. 5g〇
[0023] 实施例一：
[0024] 制备通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂Ml :金属丝饼状载体制备与Sl 的方法相同。将金属丝饼状载体在950°C下高温处理5h ;取IOOg的γ-Α1203，逐步滴加去 离子水，直至浸润所有粉体，记录滴加水的总量为143g ;取含15g钯的硝酸钯溶液，稀释至 443. 3g，采用等体积浸渍法负载硝酸钯至310g的Y-Al2O3上；称量175g氧化铈含量为55% 的铈锆固溶体储氧材料；称量1923g去离子水，将去离子水、铈锆固溶体储氧材料和负载钯 的γ -Al2O3-起混合搅拌2h，对浆液球磨，控制浆液颗粒度D90为16 μ m。
[0025] 涂覆：将金属丝饼载体浸没于浆液中3min，放入离心机1200r/min中甩干，然后将 负载了浆液的载体于120°C烘干4h，然后于600°C焙烧2h。重复上述涂覆的步骤，直至金属 丝饼载体上的涂层量达到40g/L，得到通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂。
[0026] 实施例二：
[0027] 制备通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂M2 :金属丝饼状载体的制备方 法与S2制备方法相同，剩余制备步骤与实施例一相同。
[0028] 实施例三