一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂及其制备方法，属于汽油车尾气净化技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着城市建设和交通事业的迅速发展，机动车数量逐年迅速增长。汽车给人们的出行带来便利的同时，随之而来汽车尾气对大气环境造成巨大污染。目前人们已从汽车尾气中分离出100多种物质，其中80多种为有害物质，主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化碳、烟尘微粒(含某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(含甲醛等)。据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000 kg、碳氢化合物200?400 kg、氮氧化物50?150 kg。汽车尾气已经成为大气污染的主要来源之一。目前，在美国及欧洲的国家生产的轿车都安装了催化净化装置，在全世界范围内安装有三元催化转化器的轿车已超过90%。就中国而言，随着汽车行业的迅猛发展及环境意识的逐步增强，汽车尾气排放的催化转化技术越来越受到了人们的重视。汽油车尾气净化催化剂一般包括载体、活性涂层两部分。传统的催化剂涂层浆料易分层、沉淀，且涂层涂覆强度一般。为了满足更严格的排放法规，需要提高活性涂层的稳定性以及强度，这就对我们的催化剂涂层浆料的稳定性提出了更高的要求。
[0003]专利号为CN103084176B的发明专利公开了一种柴油车尾气净化双氧化型催化剂及其制备方法，包括沿着发动机排气口轴向依次设置的前级载体和后级载体，所述前级载体靠近发动机排气口设置，所述后级载体远离发动机排气口设置，所述前级载体上涂覆有前级涂层，所述后级载体上涂覆有后级涂层，有效的增加活性涂层上载量，克服涂层脱落，且涂层均匀，具有明显的催化活性，能有效实现柴油车尾气净化。但是在实际使用过程中，催化的效果始终不理想。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂，解决传统调浆工艺，浆料稳定性差，而且低浓度浆料耗酸量大，且浆料易出现沉淀，使其上下层浆料性质一致性差的缺陷；得到的浆料稳定性提高，而且成本低廉，低浓度浆料不会出现沉淀，浆料一致性好。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂，包括载体与活性涂层，所述活性涂层包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、粘结剂、添加剂及活性组分；所述添加剂为聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物、羟乙基纤维素中的一种或多种；所述活性组分为钯、铑中的一种或者两种的混合物，所述钯和铑的前驱体分别为硝酸钯和硝酸铑。
[0006]经过申请人对催化剂的多次反复实验检测研究，发现现有的催化剂效果差，是因为浆料的稳定性差，容易出现沉淀，浆料的一致性差，不均匀，容易脱落。上述技术方案通过添加一种新型材料添加剂，来控制浆料的稳定性，打破了传统的只用酸来调浆的思路，解决传统调浆工艺，浆料稳定性差，而且低浓度浆料耗酸量大，且浆料易出现沉淀，使其上下层浆料性质一致性差的缺陷。添加新型添加剂后，与传统调浆工艺相比，浆料稳定性提高，而且成本低廉，工艺简单，低浓度浆料不会出现沉淀，浆料一致性好。可实现载体的反复浸渍涂覆，可有效的增加活性涂层上载量，克服涂层脱落，且分次涂层组成一致性好，产品一致性高。由于涂层更加均匀、稳定，该催化剂具有明显的催化活性，能有效实现汽油车尾气净化。
[0007]作为优选，所述稀土复合氧化物的主成分为铈、锆、镧、镨的氧化物；铈、锆的摩尔比为1:5?1: 1，镧的氧化物的质量为所述稀土复合氧化物的3%?5%，镨的氧化物的质量为所述稀土复合氧化物的3%?5%。
[0008]作为优选，所述稀土复合氧化物是通过将硝酸铈、硝酸氧锆、硝酸镧、硝酸镨与沉淀剂反应所得。
[0009]作为优选，所述的沉淀剂为氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种混合物。
[0010]作为优选，所述粘结剂为拟薄水铝石、硝酸铝中的一种或两种的混合物。
[0011]作为优选，所述添加剂的粘度为2000?6000mPa*s。
[0012]本发明的目的之一是为了提供上述催化剂的制备方法，采用如下的技术方案:
一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂的制备方法，包括如下的步骤:
(1)将去离子水加入到添加剂中，30?80°C下加热10?60min，搅拌至完全溶解，得到添加剂溶液；所述添加剂的含量为0.1%?2% ;
(2)将去离子水加入到稀土复合氧化物、改性氧化铝与粘结剂中，搅拌均匀后用砂磨机研磨；将活性组分前驱体每升1.0?2.lg加入，搅拌均匀；得到一级涂层浆料；所述一级涂层浆料的粒度为5?15 μ??;
(3)将去离子水加入到稀土复合氧化物与粘结剂中，搅拌均匀后用砂磨机研磨；将活性组分前驱体按每升0.2?1.0g加入，搅拌均匀，得到二级涂层浆料；所述二级涂层浆料的粒度为5?15 μ m ；
(4)将一定量的步骤(1)中配好的添加剂溶液加入二级涂层浆料中，搅拌4?8h，得到催化剂浆料前体；所述添加剂溶液与所述二级涂层浆料的配比满足添加剂为步骤(3)中稀土复合氧化物的0?2% ；
(5)将所述一级涂层浆料与步骤(4)中的所述催化剂浆料前体混合，搅拌1?5h;加水调浆液固含量至22%?31%，得到催化剂浆料；
(6)将载体浸入步骤(5)所得的催化剂浆料中，取出浸满催化剂浆料的载体，吹去多余浆料，快速烘干、焙烧后得到表面具有活性涂层的载体，即催化剂。
[0013]该制备方法简单，步骤(2)、(3)通过不同贵金属浓度，将贵金属分开负载在不同载体材料上，抑制了高温过程中贵金属的迀移烧结，大大提高了浆料的稳定性。
[0014]作为优选，所述活性涂层的上载量为150?200 g/Lo
[0015]作为优选，步骤(6)中所述载体在进入所述催化剂浆料之前，先浸入到一级涂层浆料或者二级涂层浆料中，取出烘干、焙烧后，得到催化剂前体，使得催化剂前体的增重量达到60?80 g/L ;再将催化加前体进入到浸入步骤(5)所得的催化剂浆料中，取出浸满催化剂浆料的载体，吹去多余浆料，快速烘干、焙烧后得到催化剂。
[0016]作为优选，步骤(6)中烘干的温度为150 °C;焙烧的工艺为先在300?400°C条件下焙烧0.5?lh，然后在500?600°C条件下焙烧2?3 h。
[0017]通过实施上述技术方案，本发明在催化剂浆料中添加添加剂，来控制浆料的稳定性，添加剂与催化剂里的原料之间融合性好，与传统采用酸来调浆的工艺相比，催化剂浆料稳定性提高，而且成本低廉，工艺简单，催化剂浆料不会出现沉淀，浆料一致性好，无分层及沉淀现象，与载体的粘结强度更高，涂层的均匀性更好，提高了催化剂对汽油车尾气的净化效果，该催化剂具有明显的催化活性，能有效实现汽油车尾气净化；通过简单的工艺流程，制备均匀度好，活性高的催化剂浆料，并实现催化剂浆料与载体之间高效结合，有效的增加活性涂层上载量，克服涂层脱落，且分次涂层组成一致性好，产品一致性高，涂层更加均匀、稳定。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
[0019]特别说明，以下仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0020]实施例1:
一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂，包括载体与活性涂层，所说的载体可以是陶瓷载体，也可以是金属载体，本实施例选用堇青石蜂窝陶瓷。活性涂层包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、粘结剂、添加剂及活性组分。稀土复合氧化物的主成分为铈、锆、镧、镨的氧化物；采用共沉淀法合成:在室温条件下，将硝酸铈、硝酸氧锆、硝酸镧、硝酸镨混合均匀，在搅拌条件下加入沉淀剂至溶液的pH为9.0，反应结束后陈化4，将得到的复合氧化物前驱体经过滤、洗涤后，110°C烘干并于550°C焙烧后得到稀土复合氧化物。各组分按铈、锆的摩尔比为1:5，镧的氧化物的质量为所述稀土复合氧化物的3%，镨的氧化物的质量为所述稀土复合氧化物的3%来添加。其中，沉淀剂为氨水与碳酸铵的混合物。改性氧化铝为La改性的γΑ1203。粘结剂为拟薄水铝石；添加剂为聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、乙烯丙烯共聚物的混合物，粘度为2000mPa*s。活性组分为钯和铑两种混合组成的双贵金属体系，钯和铑的前驱体分别为硝酸钯和硝酸铑。
[0021]具体的制备步骤包括:
(1)将去离子水加入到添加剂中，80°C下加热lOmin，搅拌至完全溶解，得到添加剂溶液；所述添加剂的含量为0.1% ;
(2)将去离子水加入到稀土复合氧化物、改性氧化铝与粘结剂中，搅拌均匀后用砂磨机研磨；将活性组分前驱体按每升活性涂层中1.0 g加入，搅拌均匀；得到一级涂层浆料；所述一级涂层浆料的粒度为10 ym ;去离子水与稀土复合氧化物、改性氧化铝的质量比为1:0.1:0.05，粘结剂的用量为活性涂层总体积的6% ;
(3)将去离子水加入到稀土复合氧化物与粘结剂中，搅拌均匀后用砂磨机研磨；将活性组分前驱体按每升活性涂层中1.0g加入，搅拌均匀，得到二级涂层浆料；所述二级涂层浆料的粒度为5?10 μ m ;去离子水与稀土复合氧化物的质量比为1: 0.5，粘结剂的用量为活性涂层总体积的3% ; (4)将一定量的步骤(1)中配好的添加剂溶液加入二级涂层浆料中，搅拌4h，得到催化剂浆料前体；所述添加剂溶液与所述二级涂层浆料的体积配比满足添加剂溶液为步骤(3)中稀土复合氧化物的0.1?2% ；
(5)将所述一级涂层浆料与步骤(4)中的所述催化剂浆料前体混合，搅拌3h;加水调浆液固含量至25%，得到催化剂浆料；
(6)将载体浸入步骤(5)所得的催化剂浆料中，取出浸满催化剂浆料的载体，吹去多余浆料，100°C条件下快速烘干，再浸入催化剂浆料中、再吹去多余浆料、烘干，重复直至催化剂浆料的上载量达到180g/L，然后在300°C条件下焙烧lh，接着在500°C条件下焙烧3 h，焙烧后得到催化剂。
[0022]实施例2:
一种汽油车尾气净化高稳定性催化剂，包括载体与活性涂层，所说的载体可以是陶瓷载体，也可以是金属载体，本实施例选用堇青石蜂窝陶瓷。活性涂层包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、粘结剂、添加剂及活性组分。稀土复合氧化物的主成分为铈、