CN102513131A - 军用柴油越野车的尾气催化剂及其涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种军用柴油越野车的尾气催化剂及其涂覆方法。该催化剂是利用尾气中的C、HC和CO作还原剂，以贵金属铂、铈、锆的盐类化合物作为主催化剂，其中贵金属铂、铈、锆的综合重量不低于15％。涂覆方法包括经金属载体表面预处理、玻璃涂层涂覆和贵金属活性成份引入等步骤。本发明不外加还原剂，催化效率明显：CO的净化率为97%以上，HC净化率达85%以上，NOX净化率达76%以上，使用寿命高于3.5万公里；恶劣条件下行驶的防震性能好，高温下行驶耐高温，海波高地区抗压能力强，并具有极佳的沼泽、水流中行驶的防水性能。
Description
技术领域
本发明属于车辆尾气净化技术领域，涉及一种尾气催化剂及其涂覆方法，特别是军用柴油越野车的尾气催化剂及其涂覆方法。
背景技术
东风猛士柴油越野车是一辆真正的军用越野车，而军车与民用车最大的不同，就是要适应极端高低温、高海拔环境，沙漠、沼泽、水流、冰雪路和险峻地形，要防护轮胎击穿还能行驶，在这种情况下对车的性能要求就会很高，每个零部件都会严格把关。作为尾气净化的催化剂自然就需要抗震，避免越野车在恶劣环境下行驶因剧烈震荡而损坏，从而影响发动机的动能；而且越野车会在高温环境中行驶，因此催化剂也必须做到耐高温；当在高海拔高地区行驶时，压力增大，催化剂就必须做到有足够的抗压能力；当在沼泽、水流中行驶，催化剂就必须做到有足够的防水能力；做到上面一切的同时还必须到达尾气净化的目地。
因此，寻找一种满足上述要求的尾气净化催化剂的配方和涂覆方法，是目前这个技术领域里努力的方向，也是需要突破瓶颈。
而目前关于车辆尾气净化技术的研究的焦点主要集中在民用汽油机车的尾气催化净化方面，而针对柴油机车、尤其是军用柴油越野车的尾气净化的关注度较低，因而也就有了一定的研究空间。
由于军用柴油越野车的性能及尾气的排气特点：在富氧条件下其尾气中含有的C、HC、CO和NOX需要同时消除，并且符合高温高压的工作条件、以及达到足够的防水能力。由于在富氧条件下，NOX的还原变得更加困难，通常采用外加还原剂的方法，不仅投资偏高，而且工作可靠性较差。
现有的催化剂较难以完全达到军用柴油越野车的尾气净化要求，因此有必要进一步研究。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，而提出适用于富氧条件下的柴油越野车的尾气催化剂以及其生产工艺，不仅能满足尾气净化，而且还能满足越野车在恶劣条件下行驶的防震，高温下行驶耐高温，海波高地区抗压，沼泽、水流中行驶防水。
本发明是通过以下方案实现的：
上述的军用柴油越野车的尾气催化剂，是利用富氧环境尾气中的C、HC和CO作为还原剂，以贵金属铂、铈、锆的盐类化合物作为主催化剂，具有铁铬铝合金金属载体以及自内向外依次涂覆在该金属载体上的玻璃涂层和催化剂层，该催化剂层中贵金属铂、铈、锆的综合重量不低于15％。
所述的军用柴油越野车的尾气催化剂的涂覆方法为：制备载体，选择耐高温的铁铬铝合金板材制成蜂窝状金属载体并进行表面处理；配置玻璃涂层溶液并涂覆，将主含硝酸铝的硝酸盐按比例与硼酸混合的溶液与正硅酸乙酯混合溶液搅拌混合成为玻璃涂层溶液，其中硼酸溶液的质量百分比为20-40%，硝酸盐混合溶液的质量百分比为10-42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18-50%；采用浸渍涂覆的方法将该玻璃涂层溶液涂覆在上述金属载体表面，直至增重8%；配置催化剂溶液，该溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；采用浸渍涂覆的方法将该催化剂溶液涂覆在上述金属载体的玻璃涂层外，直至铂、锆或铈贵金属重量占至少15%；最后焙烧活化定型。
所述的军用柴油越野车尾气催化剂的涂覆方法，其中：所述金属载体为Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体。
所述的军用柴油越野车尾气催化剂的涂覆方法，其中：所述玻璃涂层的助剂材料选择碳酸镧、碳酸铈、碳酸锶、碳酸镁、碳酸钡、硝酸铝、硝酸钴、硝酸铁、硝酸铈、硝酸锆、氯氧锆、稀土盐类及作为分散剂的高分子有机化合物。
所述的军用柴油越野车尾气催化剂的涂覆方法，其中：
第一，准备载体：选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体并经过表面处理后使用；
第二，制备并涂覆玻璃涂层：（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为5-20%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液与硼酸溶液混合，在50℃-60℃温度下搅拌0.5-1小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠 4-18%
九水硝酸铝 10-35%
四水硝酸钙 4- 20%
硝酸锆 4-20%
硝酸锌 4-15%
硝酸铈 4-20%
硝酸钡 4-15%
硝酸镁 4-15%
硝酸钼 4-12%
六水硝酸钴 4-20%
六水硝酸铈 4-20%
三水硝酸铜 4-18%
（2）称量8-16毫升的正硅酸乙酯溶液，将4-5毫升浓度为68%的乙醇，1-2毫升的水和0.1-0.8毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为20-40%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为10-42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18-50%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在150-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在400-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按15-70g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置1-2小时，然后在800℃-1400℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于500℃-8000℃恒温条件下焙烧1-3小时进行活化定型处理，即成。
所述的军用柴油越野车尾气催化剂的涂覆方法，其中：所述金属载体表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为4-28％的氨水、KOH或NaOH与过氧化氢的混合液中，超声波清洗1-3小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液1-3小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
有益效果：
本发明根据军用柴油越野车的性能及尾气的排气特点，不外加还原剂，对柴油车尾气排放的C、HC、CO和NOX同时消除并选用金属催化剂代替陶瓷催化剂达到尾气净化的要求，避免了外加还原剂带来的成本、高操作复杂等一系列问题，具有以下技术特点：
1.采用金属载体可避免越野车在恶劣环境下行驶因碰撞而损坏载体；
2.能最大限度地涂层的大比面积，为化学反应提供良好的条件；
3.贵金属活性成份分布均匀，有利于发挥贵金属的催化性能，减少贵金属用量，在确保尾气净化效率的前提下降低生产及使用成本；
4.用活性氧化铝浆液作为过渡层，最大限度地保证了催化剂与载体大的结合度；
5.富氧条件下在同一催化床上实现C、HC、CO、NOX；
6.采用本发明的金属载体可达到猛士越野车在高温，恶劣等条件下行驶的要求；
7.工艺流程短，便于生产安排。
采用本发明的催化剂，针对军用柴油越野车的催化效率明显，其中对CO的净化率为97%以上，对HC净化率达85%以上，对NOX净化率大76%以上，使用寿命高于3.5万公里；并且在恶劣条件下行驶的防震性能好，高温下行驶耐高温，海波高地区抗压能力强，并具有极佳的沼泽、水流中行驶的防水性能。
具体实施方式
本发明根据军用柴油越野尾气的排气特点，不外加还原剂，通过采用理想的催化剂同时去除C、HC、CO和NOX，并采取合适的涂覆方法，以满足尾气净化及在恶劣条件下行驶的防震、高温下行驶耐高温、海波高地区抗压及沼泽、水流中行驶防水。该用于军用柴油越野车尾气催化剂的具体内容如下：
利用富氧环境下，尾气中的C、HC和CO作为还原剂，以贵金属铂、铈、锆的盐类化合物作为主催化剂，其中贵金属催化剂溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；
采用铁铬铝合金的金属载体，经表面预处理、玻璃涂层涂覆和贵金属活性成份引入等步骤制得军用柴油越野车尾气催化剂；
该制得的军用柴油越野车尾气催化剂具有铁铬铝合金金属载体以及自内向外依次涂覆在该金属载体上的玻璃涂层和催化剂层，该催化剂层中贵金属铂、铈、锆的综合重量不低于总重量的15％。
选择金属为越野车尾气净化催化剂可比陶瓷催化剂更抗震、耐高温、抗压、防水。使用Al-Cr-Fe金作为金属载体，是因为Al-Cr-Fe合金的比表面积相对较大，与催化剂的结合力较强，有利于催化层的形成和稳定。
涂层主材料选择硝酸铝，因其加热后分解为具有搪瓷特性Al2O3，主体材料选择正硅酸四已酯，因其加热后分分解为具有高温延展性SiO2。
该军用柴油越野车尾气催化剂的涂覆方法为：
制备载体：选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体，对该载体进行表面处理；
配置玻璃涂层溶液并涂覆：将主含硝酸铝的硝酸盐按比例与硼酸混合的溶液与正硅酸乙酯混合溶液搅拌混合成为玻璃涂层溶液，其中硼酸溶液的质量百分比为20-40%，硝酸盐混合溶液的质量百分比为10-42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18-50%；将该玻璃涂层溶液涂覆在上述处理后的金属载体表面，直至增重至少8%；
配置催化剂溶液并涂覆：用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置贵金属催化剂层溶液，该溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；将该催化剂溶液涂覆在上述金属载体的玻璃涂层外，直至铂、锆或铈贵金属重量占至少15%；
最后焙烧活化定型。
上述的军用柴油越野车尾气催化剂的制备方法的具体涂覆步骤如下：
第一，准备载体：
选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体；
金属载体表面经过处理后使用，表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为4-28％的氨水、KOH或NaOH与过氧化氢的混合液中，超声波清洗1-3小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液1-3小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
第二，制备并涂覆玻璃涂层：选择碳酸镧、碳酸铈、碳酸锶、碳酸镁、碳酸钡、硝酸铝、硝酸钴、硝酸铁、硝酸铈、硝酸锆、氯氧锆、稀土盐类及作为分散剂的高分子有机化合物作为助剂材料；通过浸渍涂覆的方法在金属载体上涂覆玻璃涂层；
（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为5-20%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液与硼酸溶液混合，在50℃-60℃温度下搅拌0.5-1小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠（NaNO3) 4-18%
九水硝酸铝（Al2(NO3)39H2O): 10-35%
四水硝酸钙(Ca(NO3)24H2O): 4- 20%
硝酸锆(Zr(NO3)2): 4-20%
硝酸锌(Zn(NO3)2) 4-15%
硝酸铈(Pd(NO3)2 4-20%
硝酸钡(Ba(NO3)3) 4-15%
硝酸镁(Mg(NO3)2): 4-15%
硝酸钼(Mo(NO3)6） 4-12%
六水硝酸钴(Co(NO3)26H2o): 4-20%
六水硝酸铈(Ce(NO3)6H2O): 4-20%
三水硝酸铜（Cu(NO3)23H2O): 4-18%
（2）称量8-16毫升的正硅酸乙酯溶液，将4-5毫升浓度为68%的乙醇，1-2毫升的水和0.1-0.8毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为20-40%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为10-42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18-50%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在150-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在400-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按15-70g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置1-2小时，然后在800℃-1400℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于500℃-8000℃恒温条件下焙烧1-3小时进行活化定型处理，即成。
实施例一
首先选择铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体，对该金属载体进行表面处理：完全浸入浓度为4％的氨水与过氧化氢的混合液中，超声波清洗3小时，烘干；再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液1小时，烘干；以纯净水清洗表面，于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧；
然后，硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为5%的硼酸的蒸馏水溶液，将硝酸盐的混合溶液与硼酸溶液混合，在50℃下搅拌1小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠（NaNO3) 18%
九水硝酸铝（Al2(NO3)39H2O): 10%
四水硝酸钙(Ca(NO3)24H2O): 4%
硝酸锆(Zr(NO3)2): 8%
硝酸锌(Zn(NO3)2) 4%
硝酸铈(Pd(NO3)2 5%
硝酸钡(Ba(NO3)3) 4%
硝酸镁(Mg(NO3)2): 15%
硝酸钼(Mo(NO3)6） 4%
六水硝酸钴(Co(NO3)26H2o): 6%
六水硝酸铈(Ce(NO3)6H2O): 4%
三水硝酸铜（Cu(NO3)23H2O): 18%
称量8毫升的正硅酸乙酯溶液，将4毫升浓度为68%的乙醇，1毫升的水和0.1毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为20%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为10%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在150-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在400-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为0.15％，锆的质量百分浓度为1.5％，铈的质量百分浓度为3％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按15g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置1小时，然后在800℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于500℃恒温条件下焙烧3小时进行活化定型处理，即成。
实施例二
第一，准备载体：
选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体；
金属载体表面经过处理后使用，表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为KOH与过氧化氢的混合液中，超声波清洗1小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液1.5小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
第二，制备并涂覆玻璃涂层：
（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为10%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液利硼酸溶液混合，在60℃温度下搅拌0.5小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠（NaNO3) 4%
九水硝酸铝（Al2(NO3)39H2O): 16%
四水硝酸钙(Ca(NO3)24H2O): 20%
硝酸锆(Zr(NO3)2): 4%
硝酸锌(Zn(NO3)2) 15%
硝酸铈(Pd(NO3)2 4%
硝酸钡(Ba(NO3)3) 15%
硝酸镁(Mg(NO3)2): 5%
硝酸钼(Mo(NO3)6） 4%
六水硝酸钴(Co(NO3)26H2o): 4%
六水硝酸铈(Ce(NO3)6H2O): 4%
三水硝酸铜（Cu(NO3)23H2O): 4%
（2）称量10毫升的正硅酸乙酯溶液，将5毫升浓度为68%的乙醇，1毫升的水和0.8毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为26%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为38%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在150-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在400-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为4％，锆的质量百分浓度为0.1％，铈的质量百分浓度为0.4％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按50g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置1小时，然后在800℃-1400℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于500℃-8000℃恒温条件下焙烧1小时进行活化定型处理，即成。
实施例三
第一，准备载体：
选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体；
金属载体表面经过处理后使用，表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为28％的氨水与过氧化氢的混合液中，超声波清洗1小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液2小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
第二，制备并涂覆玻璃涂层：
（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为20%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液利硼酸溶液混合，在58℃温度下搅拌0.5小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠（NaNO3): 5%
九水硝酸铝（Al2(NO3)39H2O): 10%
四水硝酸钙(Ca(NO3)24H2O): 6%
硝酸锆(Zr(NO3)2): 20%
硝酸锌(Zn(NO3)2) 6%
硝酸铈(Pd(NO3)2 4%
硝酸钡(Ba(NO3)3) 5%
硝酸镁(Mg(NO3)2): 4%
硝酸钼(Mo(NO3)6） 12%
六水硝酸钴(Co(NO3)26H2o): 20%
六水硝酸铈(Ce(NO3)6H2O): 4%
三水硝酸铜（Cu(NO3)23H2O): 4%
（2）称量16毫升的正硅酸乙酯溶液，将4毫升浓度为68%的乙醇， 2毫升的水和0.5毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为20%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为12%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为50%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在150-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在400-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为2％，锆的质量百分浓度为2.5％，铈的质量百分浓度为0.6％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按70g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置1小时，然后在800℃-1400℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于500℃-8000℃恒温条件下焙烧1小时进行活化定型处理，即成。
实施例四
第一，准备载体：
选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体；
金属载体表面经过处理后使用，表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为NaOH与过氧化氢的混合液中，超声波清洗2小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液3小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
第二，制备并涂覆玻璃涂层：选择碳酸镧、碳酸铈、碳酸锶、碳酸镁、碳酸钡、硝酸铝、硝酸钴、硝酸铁、硝酸铈、硝酸锆、氯氧锆、稀土盐类及作为分散剂的高分子有机化合物作为助剂材料；通过浸渍涂覆的方法在金属载体上涂覆玻璃涂层；
（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为18%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液利硼酸溶液混合，在60℃温度下搅拌0.5小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠（NaNO3) 4%
九水硝酸铝（Al2(NO3)39H2O): 35%
四水硝酸钙(Ca(NO3)24H2O): 4%
硝酸锆(Zr(NO3)2): 4%
硝酸锌(Zn(NO3)2) 4%
硝酸铈(Pd(NO3)2 10%
硝酸钡(Ba(NO3)3) 5%
硝酸镁(Mg(NO3)2): 4%
硝酸钼(Mo(NO3)6） 8%
六水硝酸钴(Co(NO3)26H2o): 5%
六水硝酸铈(Ce(NO3)6H2O): 12%
三水硝酸铜（Cu(NO3)23H2O): 5%
（2）称量8毫升的正硅酸乙酯溶液，将5毫升浓度为68%的乙醇，2毫升的水和0.8毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为40%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在550℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为0. 4％，锆的质量百分浓度为2.5％，铈的质量百分浓度为1％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按70g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置2小时，然后在1400℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于8000℃恒温条件下焙烧1小时进行活化定型处理，即成。
实施例五
第一，准备载体：
选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体；
金属载体表面经过处理后使用，表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为20％的氨水与过氧化氢的混合液中，超声波清洗1.2小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液1.3小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
第二，制备并涂覆玻璃涂层：选择碳酸镧、碳酸铈、碳酸锶、碳酸镁、碳酸钡、硝酸铝、硝酸钴、硝酸铁、硝酸铈、硝酸锆、氯氧锆、稀土盐类及作为分散剂的高分子有机化合物作为助剂材料；通过浸渍涂覆的方法在金属载体上涂覆玻璃涂层；
（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为15%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液利硼酸溶液混合，在58℃温度下搅拌1小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠（NaNO3) 6%
九水硝酸铝（Al2(NO3)39H2O): 20%
四水硝酸钙(Ca(NO3)24H2O): 4%
硝酸锆(Zr(NO3)2): 4%
硝酸锌(Zn(NO3)2) 4%
硝酸铈(Pd(NO3)2 20%
硝酸钡(Ba(NO3)3) 4%
硝酸镁(Mg(NO3)2): 4%
硝酸钼(Mo(NO3)6） 6%
六水硝酸钴(Co(NO3)26H2o): 4%
六水硝酸铈(Ce(NO3)6H2O): 20%
三水硝酸铜（Cu(NO3)23H2O): 4%
（2）称量8毫升的正硅酸乙酯溶液，将4毫升浓度为68%的乙醇，1毫升的水和0.8毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为40%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为22%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在1500-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在4000-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％。
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为3％，锆的质量百分浓度为1.5％，铈的质量百分浓度为3％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按40g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置2小时，然后在800℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于2000℃恒温条件下焙烧2.5小时进行活化定型处理，即成。
本发明的技术特点是：
1.采用金属载体可避免越野车在恶劣环境下行驶因碰撞而损坏载体；
2.能最大限度地涂层的大比面积，为化学反应提供良好的条件；
3.贵金属活性成份分布均匀，有利于发挥贵金属的催化性能，减少贵金属用量，在确保尾气净化效率的前提下降低生产及使用成本；
4.用活性氧化铝浆液作为过渡层，最大限度地保证了催化剂与载体大的结合度；
5.富氧条件下在同一催化床上实现C、HC、CO、NOX；
6.采用本发明的金属载体可达到猛士越野车在高温，恶劣等条件下行驶的要求；
7.工艺流程短，便于生产安排。
采用本发明的催化剂，通过采用合理的配方及涂覆方法，针对军用柴油越野车的催化效率明显，其中对CO的净化率为97%以上，对HC净化率达85%以上，对NOX净化率大76%以上，使用寿命高于3.5万公里；并且在恶劣条件下行驶的防震性能好，高温下行驶耐高温，海波高地区抗压能力强，在沼泽、水流中行驶的防水性能佳；同时由于利用尾气中的C、HC和CO作为还原剂，避免了外加还原剂带来的成本、高操作复杂等一系列问题。
非因此局限本发明的保护范围，故举凡运用本发明说明书内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种军用柴油越野车的尾气催化剂，其特征在于：所述催化剂利用富氧环境尾气中的C、HC和CO作为还原剂，以贵金属铂、铈、锆的盐类化合物作为主催化剂，具有铁铬铝合金金属载体以及自内向外依次涂覆在该金属载体上的玻璃涂层和催化剂层，该催化剂层中贵金属铂、铈、锆的综合重量不低于15％。
2.如权利要求1所述的军用柴油越野车的尾气催化剂的涂覆方法为：
制备载体，选择耐高温的铁铬铝合金板材制成蜂窝状金属载体并进行表面处理；
配置玻璃涂层溶液并涂覆，将主含硝酸铝的硝酸盐按比例与硼酸混合的溶液与正硅酸乙酯混合溶液搅拌混合成为玻璃涂层溶液，其中硼酸溶液的质量百分比为20-40%，硝酸盐混合溶液的质量百分比为10-42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18-50%；采用浸渍涂覆的方法将该玻璃涂层溶液涂覆在上述金属载体表面，直至增重8%；
配置催化剂溶液，该溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；采用浸渍涂覆的方法将该催化剂溶液涂覆在上述金属载体的玻璃涂层外，直至铂、锆或铈贵金属重量占至少15%；
最后焙烧活化定型。
3.如权利要求2所述的军用柴油越野车的尾气催化剂的涂覆方法，其特征在于：所述金属载体为Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体。
4.如权利要求2或3所述的军用柴油越野车的尾气催化剂的涂覆方法，其特征在于：所述玻璃涂层的助剂材料选择碳酸镧、碳酸铈、碳酸锶、碳酸镁、碳酸钡、硝酸铝、硝酸钴、硝酸铁、硝酸铈、硝酸锆、氯氧锆、稀土盐类及作为分散剂的高分子有机化合物。
5.如权利要求2所述的军用柴油越野车的尾气催化剂的涂覆方法，其具体涂覆步骤如下：
第一，准备载体：
选择耐高温的铁铬铝合金板材，将其制成Φ160*130*300目/平方英尺孔密度的蜂窝状金属载体并经过表面处理后使用；
第二，制备并涂覆玻璃涂层：
（1）将如下所示的玻璃涂层中各物质的硝酸盐加蒸馏水配制成定质量浓度的溶液，各硝酸盐溶液的浓度如下，再配制质量浓度为5-20%的硼酸的蒸馏水溶液，然后将硝酸盐的混合溶液与硼酸溶液混合，在50℃-60℃温度下搅拌0.5-1小时，直到固体盐全部溶解；
硝酸钠 4-18%
九水硝酸铝 10-35%
四水硝酸钙 4- 20%
硝酸锆 4-20%
硝酸锌 4-15%
硝酸铈 4-20%
硝酸钡 4-15%
硝酸镁 4-15%
硝酸钼 4-12%
六水硝酸钴 4-20%
六水硝酸铈 4-20%
三水硝酸铜 4-18%
（2）称量8-16毫升的正硅酸乙酯溶液，将4-5毫升浓度为68%的乙醇，1-2毫升的水和0.1-0.8毫升浓度为52%的硝酸混合均匀搅拌，以0.8-2ml/min的速度将配好的混台溶液倒入到正硅酸乙酯溶液中搅拌至形成透明的溶液；
（3）将步骤（1）的硼酸和硝酸盐混合溶液以0.8-2ml/min的速度倒入步骤（2）的正硅酸乙酯透明混合溶液中，不断搅拌，最终形成的混合溶液即为玻璃涂层溶液，该溶液中硼酸溶液的质量百分比为20-40%，硝酸盐捏合溶液的质量百分比为10-42%，正硅酸乙酯溶液的质量百分比为18-50%；
（4）涂覆：利用离心或真空涂覆方式，将步骤（3）制得的玻璃涂层溶液涂覆到处理后的金属载体上，清除多余的浆液，在150-2000℃条件下烘干至恒重；重复上述涂覆和烘干过程，随炉冷却后取出，于空气中在400-5500℃的温度下在马弗炉中煅烧2分钟，至玻璃涂层增重8％；
第三，制备和涂覆催化剂层：
主催化剂选用贵金属铂、铈、锆的盐类化合物，用钠水将铂、锆或铈贵金属融化后混合，配置成贵金属催化剂溶液，该催化剂溶液中铂的质量百分浓度为0.15-4％，锆的质量百分浓度为0.1-2.5％，铈的质量百分浓度为0.4-3％；
将上述配制成的催化剂溶液浸涂于已涂覆有玻璃涂层的金属载体上，贵金属的负载量按15-70g/ft3的要求控制，检验合格后于常温放置1-2小时，然后在800℃-1400℃的温度下烘干，重复上述涂覆于烘干过程，直至贵金属增重量至少15％，再于500℃-8000℃恒温条件下焙烧1-3小时进行活化定型处理，即成。
6.如权利要求5所述的军用柴油越野车的尾气催化剂的涂覆方法，其特征在于：所述金属载体表面处理步骤如下：
将蜂窝状结构金属载体完全浸入浓度为4-28％的氨水、KOH或NaOH与过氧化氢的混合液中，超声波清洗1-3小时，然后烘干；
将上述金属载体再完全浸入溶解有铝或铁的金属盐类的酸性清洗液1-3小时，然后烘干；
将上述金属载体以纯净水清洗表面；
将上述金属载体于富氧条件下在5000℃-8000℃温度下焙烧。
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