CN103386328B - 一种新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料及制备方法 - Google Patents

一种新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料及制备方法，属于催化剂材料领域。本发明的三元催化剂涂覆材料包含有β型海泡石重量比例为15-35wt%,γ型氧化铝重量比例为25-50wt%,氧化铈氧化锆固溶体重量比例为25-50wt%，其制备方法为将上述原料按所述比例溶入浓度为2.5%的硝酸纯净水溶液中，配置成浆料溶液，最佳固体浓度为25-35wt%，然后置于球磨机中碾磨取样，最后干燥焙烧。本发明将获得更高比表面积的三元催化剂涂层，将提供更好的贵金属催化元素的载体媒介、更高效地有效转换发动机尾气有害物，从而对同样尾气控制标准可以降低贵金属使用量、达到降低产品成本的最终目的。

Description

一种新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料及制备方法
技术领域
本发明属于催化剂材料领域，尤其是涉及一种具有极高比表面积的车用尾气净化三元催化剂涂覆材料及制备方法。
背景技术
三元催化剂技术是从70年代开始进入实际应用的，前20年技术发展很快，新材料、新技术、新工艺层出不穷，使得贵金属使用量越来越少而尾气控制效果却越来越好。最近20年，由于新材料新技术发明难度越来越大，因此三元催化技术进入一种精雕细琢的完善阶段，随着排放法规的不断加强，各种技术诸如前后级催化、分层分段涂覆、发动机匹配和现有原材料的制作工艺等逐步广泛采用，但近10年尚未出现新的材料。现有涂覆技术的缺点是涂层材料的比表面积（特别是老化后的比表面积）已达到瓶颈效应、无法继续实质性提高，必须有突破才能达到催化剂技术的突破。目前传统的车用三元催化剂涂覆材料主要以高比表面积氧化铝粉末和氧化铈、氧化锆粉末材料为主，辅已其他各种少量的稀土氧化物、金属氧化物等辅助材料。国内外汽车尾气控制用三元催化剂涂敷的现代方法是在陶瓷或金属载体上均匀涂敷按一定比例混合的催化剂原材料和昂贵的贵金属催化元素，这些原材料包括氧化铝、氧化锆、氧化铈（或铈锆固溶体粉末）及其他金属氧化物、稀土氧化物和一些其他添加物。近20多年来由于各国对尾气排放控制日益严格，加上汽车市场价格竞争日益严酷，全世界工程师和研究人员一直在尽力研究如何降低贵金属使用量的催化剂工艺和技术，这已成为尾气三元催化剂的核心研究领域。
含水富镁硅酸盐矿物（俗称海泡石）结构上晶体属斜方(正交)或单斜晶系的层链状硅酸盐矿物，吸水性和吸附能力极强，常用于建筑材料中，也用于其他环保领域，如空气清新、污水腐泥的脱黑、除臭、杀菌、消毒、降低COD值等，效果显著（见中国专利文献CN101230221、CN1587097 、CN1686852、CN1692979、 CN102989308A等），在废气治理上也有专利描述，在SCR烟气脱硝领域有使用海泡石作为主要材料的应用（见中国专利文献CN101444727、CN102872880A），但尚未见到此种材料用于汽油车尾气三元催化剂的应用。
由于海泡石具有非金属矿物中最大的比表面积（最高可达800-900每克平方米/每克），大大高于三元催化剂中最高比表面积材料 - γ型氧化铝（200平方米/每克），因此非常适用于制作三元催化剂涂层材料，大大提高催化剂涂层的比表面积，达到有效降低贵金属使用量的目的，大大降低产品成本。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术的不足，使用一种极高比表面积的含水富镁硅酸盐矿物粉末-海泡石粉末【Mg8(H2O)4[Si6O15]2(OH)4·8H2O】作为催化剂主要载体材料，与目前传统的三元催化剂涂覆材料结合使用，从而制备出一种新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料。
为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料，其中，β型海泡石重量比例为15-35wt%,γ型氧化铝重量比例为25-50wt%,氧化铈氧化锆固溶体重量比例为25-50wt%。
进一步的，所述β型海泡石重量比例为27wt%,所述γ型氧化铝重量比例为32wt%,所述氧化铈氧化锆固溶体重量比例为41wt%。
进一步的，所述β型海泡石重量比例为20wt%,所述γ型氧化铝重量比例为30wt%,所述氧化铈氧化锆固溶体重量比例为50wt%。
进一步的，所述β型海泡石的比表面积为350平方米每克，所述γ型氧化铝的比表面积为155平方米每克，所述氧化铈氧化锆固溶体的比表面积为70平方米每克。
一种上述新型车用尾气净化三元催化剂涂覆材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将所述β型海泡石、γ型氧化铝、氧化铈氧化锆固溶体按所述比例溶入浓度为2.5%的硝酸纯净水溶液中，配置成浆料溶液固体浓度在25-35wt%的溶液；
（2）置于球磨机中碾磨一小时，取样；
（3）在150摄氏度恒温干燥1.5小时；
（4）再在550摄氏度恒温焙烧1.5小时。
进一步的，所述步骤（1）中浆料溶液固体浓度为25wt%。
进一步的，所述步骤（1）中浆料溶液固体浓度为30.5wt%。
本发明有益的效果是：依据本发明将获得更高比表面积的三元催化剂涂层，将提供更好的贵金属催化元素的载体媒介、更高效地有效转换发动机尾气有害物，从而对同样尾气控制标准可以降低贵金属使用量、达到降低产品成本的最终目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步描述。
实施例1：
比表面积为350平方米每克的β型海泡石粉末300克，比表面积为155平方米每克的γ型氧化铝350克，比表面积为70平方米每克的华明高纳RC35氧化铈氧化锆固溶体450克，溶入2500克浓度为2.5%的硝酸纯净水溶液中，获取固体浓度为30.5wt%的浆料，置于球磨机中碾磨一小时，取样，在150摄氏度恒温干燥1.5小时，再在550摄氏度恒温焙烧1.5小时。
实施例2：比表面积为350平方米每克的β型海泡石粉末200克，比表面积为155平方米每克的γ型氧化铝300克，比表面积为70平方米每克的华明高纳RC35氧化铈氧化锆固溶体500克，溶入3000克浓度为2.5%的硝酸纯净水溶液中，获取固体浓度为25wt%的浆料，置于球磨机中碾磨一小时，取样，在150摄氏度恒温干燥1.5小时，再在550摄氏度恒温焙烧1.5小时。
对比实施例1：
γ型氧化铝650克，RC-35氧化铈氧化锆固溶体450克，溶入2500克浓度为2.5%的硝酸纯净水溶液中，获取固体浓度为30.5wt%的浆料，置于球磨机中碾磨一小时，取样，在150摄氏度恒温干燥1.5小时，再在550摄氏度恒温焙烧1.5小时。
对比实施例2：
γ型氧化铝500克，RC-35氧化铈氧化锆固溶体500克，溶入3000克浓度为2.5%的硝酸纯净水溶液中，获取固体浓度为25wt%的浆料，置于球磨机中碾磨一小时，取样，在150摄氏度恒温干燥1.5小时，再在550摄氏度恒温焙烧1.5小时。
实施例1、2及对比实施例1的结果见表1、表2。
比表面积（平方米/每克）
实施例1 145.0
对比实施例1 116.0
表 1 - 试验结果（催化剂550摄氏度烧结后）
比表面积（平方米/每克）
实施例2 127.0
对比实施例2 95.0
表 2 - 试验结果（催化剂550摄氏度烧结后）
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种车用尾气净化三元催化剂涂覆材料，其特征在于，β型海泡石重量比例为15-35wt％,γ型氧化铝重量比例为25-50wt％,氧化铈氧化锆固溶体重量比例为25-50wt％；
所述β型海泡石的比表面积为350平方米每克，所述γ型氧化铝的比表面积为155平方米每克，所述氧化铈氧化锆固溶体的比表面积为70平方米每克。
2.根据权利要求1所述的一种车用尾气净化三元催化剂涂覆材料，其特征在于，所述β型海泡石重量比例为27wt％,所述γ型氧化铝重量比例为32wt％,所述氧化铈氧化锆固溶体重量比例为41wt％。
3.根据权利要求1所述的一种车用尾气净化三元催化剂涂覆材料，其特征在于，所述β型海泡石重量比例为20wt％,所述γ型氧化铝重量比例为30wt％,所述氧化铈氧化锆固溶体重量比例为50wt％。
4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的车用尾气净化三元催化剂涂覆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将所述β型海泡石、γ型氧化铝、氧化铈氧化锆固溶体按所述比例溶入浓度为2.5％的硝酸纯净水溶液中，配置成浆料溶液固体浓度在25-35wt％的溶液；
(2)置于球磨机中碾磨一小时，取样；
(3)在150摄氏度恒温干燥1.5小时；
(4)再在550摄氏度恒温焙烧1.5小时。
5.根据权利要求4所述的一种车用尾气净化三元催化剂涂覆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浆料溶液固体浓度为25wt％。
6.根据权利要求4所述的一种车用尾气净化三元催化剂涂覆材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浆料溶液固体浓度为30.5wt％。
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