CN103343708B - 一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器 - Google Patents

一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种汽车尾气的催化剂，包括前端载体和后端载体；其特征在于，所述前端载体为椭圆跑道形，该载体目数为3/600，所述前端载体上涂覆有前端涂层，所述前端涂层采用单钯单层涂覆；所述后端载体为椭圆跑道形，该载体目数为4/400，所述后端载体上涂覆有后端涂层，所述后端涂层采用贵金属分区涂覆。本发明还提供一种催化器。本发明的催化器催化转化起燃温度低、起燃时间短、催化转化效率高、结构简单、成本相对低廉，同时进一步降低了催化器的背压损失，保证了发动机功率的实现，并对整车油耗的降低有所贡献。

Description

一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器
技术领域
本发明涉及汽车尾气排放处理领域，具体涉及一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器。
背景技术
随着工业化进程的不断推进，城市的大气污染也随之严重，并影响到了人们的正常生活与身体健康。汽车尾气有害物排放已成为城市大气污染的主要来源，而加装三元催化转化器是国际公认的有效的汽车尾气净化技术措施，它可使汽油车排放的CO、HC、NOx大为降低。
三元催化转化器(催化器)主要由外壳、隔热保护罩、中间段、入口和出口锥段、弹性夹紧材料、防直通密封催化剂等几部份组成，其中催化剂作为三元催化转化器的技术核心包括载体、涂层两部分。其中，载体基本材料为陶瓷(MgO2，Al2O3，SiO2)，目的是提供承载催化剂涂层的惰性物理结构。为了在较小的体积内有较大的催化表面，载体表面制成为蜂窝状。涂层，在载体表面涂敷有一层极松散的活性层，它以金属氧化物γ-AL2O3为主。由于表面十分粗糙，这使壁面的实际面积增大了约7000倍，大大的增加了三元催化转化器的活性表面和储存氧的能力。在活性层外部涂敷有含锆Zr和铈Ce等元素的助催剂，含有铑Rh、钯Pd、铂Pt等贵金属的主催化剂。发动机尾气中主要的三种污染物为CO，HC，NOX。三元催化转化器的作用就是利用转化器上的重金属作催化剂，使CO、HC、NOX、O2等各气体之间发生氧化与还原的化学反应，生成N2、CO2、H2O等无害气体。
原催化器布置在排气歧管后端，距离发动机排气端较远，起燃温度相对较低，催化器起燃时间较长，仅能满足国Ⅳ排放标准且贵金属含量较高。鉴于排放标准日趋严格及京Ⅴ排放标准的出台，尤其是NMHC排放限制的增加，原催化器在排放标定时HC和NMHC含量居高不下，无法满足国Ⅴ排放标准要求。同时原催化器背压较高，影响发动机功率发挥的同时造成整车油耗增加。
要达到满足国Ⅴ排放标准通常有三种方法，一是将催化器总成前移，使起燃温度升高从而缩短起燃时间，达到催化器快速工作的目的，但受到整车布置空间限制，无法前移；二是增大催化器体积，达到增加催化器反应面积增大，从而提高催化器的工作效率，但同样受到整车布置空间限制，催化器体积无法继续增加，目前只能做成跑道形；三是增加贵金属含量，但成本会大幅上升。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的是：提供一种适用于满足国Ⅴ排放标准，既有好的背压效果，又能节省贵金属含量从而成本较少的汽车尾气的催化剂。
本发明的还一目的是提供一种由该催化剂制备的催化器。
首先，本发明了提供了一种汽车尾气的催化剂，包括前端载体和后端载体；其中，所述前端载体为椭圆跑道形，该载体为3/600，所述前端载体上涂覆有前端涂层，所述前端涂层采用单钯单层涂覆；所述后端载体为椭圆跑道形，该载体为4/400，所述后端载体上涂覆有后端涂层，所述后端涂层采用贵金属分区涂覆。
优选的，所述后端载体的长度是前端载体长度的1.5～3倍。
优选的，所述前端涂层浆液中钯的质量浓度为2.64％，所述前端涂层的上载量为200～214g/L，优选值为214g/L。
优选的，所述贵金属为钯和铑，所述钯和铑的质量比为10:8。
优选的，所述后端涂层浆液中贵金属质量浓度为0.18％～0.5％，所述后端涂层的上载量为157～229g/L。
优选的，所述分区涂覆是指后端载体两端涂覆有不同浓度和上载量的浆液，其具体方法为：
(1)将后端载体靠近前端载体一端，涂覆贵金属浓度为0.3～0.5％的浆液，其上载量为157～171g/L；
(2)随后涂覆后端载体的另一端，涂覆贵金属浓度为0.18～0.3％的浆液，其上载量为214～229g/L。
更优选的，所述后端载体靠近前端载体一端，涂覆贵金属浓度为0.5％的浆液，其上载量为171g/L；所述后端载体的另一端，涂覆贵金属浓度为0.18％的浆液，其上载量为229g/L。
进一步地，本发明提供了一种催化器，其包括上述汽车尾气的催化剂。
优选的，所述催化器还包括封装所述催化剂的筒体，以及设在所述催化剂与筒体之间的密封衬垫；
所述催化剂的前端载体设置在所述筒体内的进气端，所述催化剂的后端载体设置在所述筒体内的排气端，所述前端载体和后端载体的外径与所述筒体的内腔相匹配。
优选的，所述密封衬垫包括非膨胀式密封衬垫和膨胀式密封衬垫，所述前端载体与所述筒体之间前端为非膨胀式密封衬垫I，中间为膨胀式密封衬垫I，后端为非膨胀式密封衬垫II；所述后端载体与所述筒体之间前端为非膨胀式密封衬垫III，中间为膨胀式密封衬垫II，后端为非膨胀式衬垫IV。
本发明有益效果如下：
1)本发明将原催化器内的前端载体优化为3/600，结合前端涂层，使得催化器前端载体背压在原先的基础上下降19％，同时催化器载体热容量下降30％，保证了更好的起燃，在同样的排放条件下贵金属含量节约27％；
2)本发明将后端载体优化为4/400，结合后端涂层，使得催化器后端载体背压在原先的基础上下降11％，同时催化器载体热容量下降17％，保证了更好的起燃，在同样的排放条件下贵金属含量节约18％；
3)针对排放标定时HC及NMHC含量较高的问题，对催化器前端载体采用单钯(Pd)涂覆(钯主要可以促进HC和CO的氧化，且抗烧结性能稳定)，去除原催化器前端载体中的铑(Rh)金属，铑(Rh)的价格较钯(Pd)昂贵，可以达到降成本的目的；
4)由于后端载体前端催化效率较高，后端载体后端催化效率相对较低，本发明通过对后端载体进行分级涂覆，使后端载体中的贵金属可以更加有效的进行催化转化反应，降低了贵金属含量的同时提高了催化转化效率；
5)本发明催化转化效率高，成本低。
总之，本发明通过对前端载体和后端载体目数和涂层的优化，有效的保证了起燃温度与起燃时间，提高了催化转化效率，同时节省了贵金属价格昂贵的铑(Rh)，降低了成本；另外，从整体上本发明进一步降低了催化器整体的背压损失，保证了发动机功率的实现，并对整车油耗的降低有所贡献。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2a、2b为本发明前端载体及前端涂层示意图；
图3a、3b为本发明后端载体及分区涂覆示意图；
图4a不同目数载体热容量和净化效果(GSA)对比图；
图4b不同目数载体背压损失对比图；
具体实施方式
下面结合附图及其具体实施方式详细介绍本发明。但本发明的保护方位并不局限于以下实例，应包含权利要求书中的全部内容。
参见图1，本发明了提供了一种汽车尾气的催化剂，包括前端载体4和后端载体8；其中，所述前端载体4为椭圆跑道形，该载体为3/600，所述前端载体4上涂覆有前端涂层，所述前端涂层采用单钯单层涂覆；所述后端载体8为椭圆跑道形，该载体为4/400，所述后端载体8上涂覆有后端涂层，所述后端涂层采用贵金属分区涂覆。
为了更好的提高催化剂对汽车尾气的净化效果，所述后端载体8的长度是前端载体长度的1.5～3倍。
其中，所述前端涂层浆液中钯的质量浓度为2.64％，所述钯的纯度为99.95％，总含量不低于理论值的90％。所述前端涂层的上载量为200～214g/L，优选值为214g/L。该前端载体的涂层的具体涂覆方法可选用现有任意一种方法。
其中，所述后端载体8中的贵金属为钯和铑，所述钯和铑的质量比优选为10:8。所述后端涂层浆液中贵金属质量浓度为0.18％～0.5％，各贵金属含量不低于理论值的90％；所述后端涂层的上载量为157～229g/L。本发明所述分区涂覆是指后端载体8两端涂覆有不同浓度和上载量的浆液，如图3a、3b所示，其具体方法为：(1)将后端载体靠近前端载体一端81，涂覆贵金属浓度为0.3～0.5％的浆液，其上载量为157～171g/L；(2)随后涂覆后端载体的另一端82，涂覆贵金属浓度为0.18～0.3％的浆液，其上载量为214～229g/L。更优选的，所述后端载体靠近前端载体一端81，涂覆贵金属浓度为0.5％的浆液，其上载量为171g/L；所述后端载体的另一端82，涂覆贵金属浓度为0.18％的浆液，其上载量为229g/L。该后端载体的涂层的具体涂覆方法可选用现有任意一种方法。
本发明将催化器内的前端载体优化为3/600，如图2a所示，结合前端单钯涂层，如图2b所示，使得催化器前端载体4背压在原先的基础上下降19％，同时催化器载体热容量下降30％，保证了更好的起燃，在同样的排放条件下贵金属含量节约27％。另外，本发明将后端载体目数优化为4/400，如图3a所示，结合后端分区涂层，如图3b所示，使得催化器后端载体背压在原先的基础上下降11％，同时催化器载体热容量下降17％，保证了更好的起燃，在同样的排放条件下贵金属含量节约18％。
进一步地，本发明提供了一种催化器，其包括上述汽车尾气的催化剂。
如图1所示，其中，所述催化器还包括封装所述催化剂的筒体1，以及设在所述催化剂与筒体1之间的密封衬垫；
所述催化剂的前端载体4设置在所述筒体1内的进气端，所述催化剂的后端载体8设置在所述筒体1内的排气端，所述前端载体4和后端载体8的外径与所述筒体1的内腔相匹配。
为了增加密封效果，优选的，所述密封衬垫包括非膨胀式密封衬垫和膨胀式密封衬垫，所述前端载体4与所述筒体1之间前端为非膨胀式密封衬垫I2，中间为膨胀式密封衬垫I3，后端为非膨胀式密封衬垫II5；所述后端载体8与所述筒体1之间前端为非膨胀式密封衬垫III6，中间为膨胀式密封衬垫II7，后端为非膨胀式衬垫IV9。
实施例1载体目数对催化器的影响
本发明选用前端载体的分别为4.3/600、3.5/600、2.5/900，后端载体分别为6.5/400、5.5/350、4.3/400检测对整个催化器的影响。
结果如图4a、4b所示，结论如下：
1)根据以上热容量、净化效果和背压损失对比中可以看出，载体2/900的各项参数较高，但载体为2/900的载体体壁相对较薄，强度较差且载体成本较高，考虑到国内封装能力较弱的实际情况，将前端载体选择为3/600，后端载体综合考虑成本和排放的贡献量，选择为4/400。
2)本发明将原催化器内的前端载体由4/600优化为3/600，使得催化器前端载体背压在原先的基础上下降19％，同时催化器载体热容量下降16％，保证了更好的起燃，净化效果提高2％，在同样的排放条件下贵金属含量节约14％；
3)后端载体由6/400优化为4/400，使得催化器后端载体背压在原先的基础上下降22％，同时催化器载体热容量下降19％，保证了更好的起燃，净化效果提高5％，在同样的排放条件下贵金属含量节约18％；
实施例2涂层对整个催化器的影响
本实施例选择了表1中三种不同配方的前后端涂层，方案1和方案2分别采用不同贵金属配比的前端载体和后端载体，另外方案2的后端载体采用定量涂覆，方案3的后端载体采用本发明的分区涂覆，具体参见表1。
表1不同配方和方案的涂层排放结果对比表
根据表1中三种方案的排放标定结果来看：
针对排放标定时HC及NMHC含量较高的问题，对催化器前端载体采用单钯(Pd)涂覆(钯主要可以促进HC和CO的氧化)，去除原催化器前端载体中的铑(Rh)金属，铑(Rh)的价格较钯(Pd)昂贵，可以达到降成本的目的。另外，由于后端载体前端催化效率较高，载体后端催化效率相对较低，本发明通过对后端载体进行分区涂覆，使后端载体中的贵金属可以更加有效的进行催化转化反应，降低了贵金属含量的同时提高了催化器整体的催化转化效率。由表1的对比数据可知，本发明的方案相比其他比例和定量涂覆方案，基本都有效提高了HC和CO以及其他尾气NMHC、Nox的转化率。此外，本发明采用单钯涂层，由于钯(Pd)的抗烧结性能稳定，也使得催化器耐烧蚀性能较好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车尾气的催化剂，包括前端载体和后端载体；其特征在于，所述前端载体为椭圆跑道形，该载体为3/600，所述前端载体上涂覆有前端涂层，所述前端涂层采用单钯单层涂覆；所述后端载体为椭圆跑道形，该载体为4/400，所述后端载体上涂覆有后端涂层，所述后端涂层采用贵金属分区涂覆：
(1)将后端载体靠近前端载体一端，涂覆贵金属浓度为0.3～0.5％的浆液，其上载量为157～171g/L；
(2)随后涂覆后端载体的另一端，涂覆贵金属浓度为0.18～0.3％的浆液，其上载量为214～229g/L。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述后端载体的长度是前端载体长度的1.5～3倍。
3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述前端涂层浆液中钯的质量浓度为2.64％，所述前端涂层的上载量为200～214g/L。
4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述贵金属为钯和铑，所述钯和铑的质量比为10:8。
5.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述后端载体靠近前端载体一端，涂覆贵金属浓度为0.5％的浆液，其上载量为171g/L；所述后端载体的另一端，涂覆贵金属浓度为0.18％的浆液，其上载量为229g/L。
6.一种包括权利要求1～5任一项所述催化剂的催化器。
7.如权利要求6所述的催化器，其特征在于，所述催化器还包括封装所述催化剂的筒体，以及设在所述催化剂与筒体之间的密封衬垫；
所述催化剂的前端载体设置在所述筒体内的进气端，所述催化剂的后端载体设置在所述筒体内的排气端，所述前端载体和后端载体的外径与所述筒体的内腔相匹配。
8.如权利要求7所述的催化器，其特征在于，所述密封衬垫包括非膨胀式密封衬垫和膨胀式密封衬垫，所述前端载体与所述筒体之间前端为非膨胀式密封衬垫I，中间为膨胀式密封衬垫I，后端为非膨胀式密封衬垫II；所述后端载体与所述筒体之间前端为非膨胀式密封衬垫III，中间为膨胀式密封衬垫II，后端为非膨胀式衬垫IV。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110748429B (zh) * 2019-02-22 2022-09-09 长城汽车股份有限公司 发动机的控制策略
CN112570035B (zh) * 2020-12-14 2023-07-07 艾蓝腾新材料科技(上海)有限公司 一种合金材料作为催化剂载体的制作方法及其在用于汽车尾气处理上的应用
CN113482752B (zh) * 2021-07-02 2022-06-24 东风商用车有限公司 柴油发动机后处理封装单元的封装方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101732992A (zh) * 2008-11-17 2010-06-16 三菱自动车工业株式会社 废气净化装置
CN201896654U (zh) * 2010-11-24 2011-07-13 郑州日产汽车有限公司 柴油发动机氧化催化器
CN102400745A (zh) * 2011-10-26 2012-04-04 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种三元催化器及其催化层的涂覆方法
CN103089384A (zh) * 2013-02-21 2013-05-08 安徽江淮汽车股份有限公司 一种催化器总成封装结构
CN203362276U (zh) * 2013-07-17 2013-12-25 安徽江淮汽车股份有限公司 一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101732992A (zh) * 2008-11-17 2010-06-16 三菱自动车工业株式会社 废气净化装置
CN201896654U (zh) * 2010-11-24 2011-07-13 郑州日产汽车有限公司 柴油发动机氧化催化器
CN102400745A (zh) * 2011-10-26 2012-04-04 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种三元催化器及其催化层的涂覆方法
CN103089384A (zh) * 2013-02-21 2013-05-08 安徽江淮汽车股份有限公司 一种催化器总成封装结构
CN203362276U (zh) * 2013-07-17 2013-12-25 安徽江淮汽车股份有限公司 一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器

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