CN104998626A - 柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法 - Google Patents
柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104998626A CN104998626A CN201510450218.1A CN201510450218A CN104998626A CN 104998626 A CN104998626 A CN 104998626A CN 201510450218 A CN201510450218 A CN 201510450218A CN 104998626 A CN104998626 A CN 104998626A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- district
- carrier
- slurries
- catalyst
- make
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及柴油机NOx后处理净化领域，具体为适用于柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法。该催化剂由活性组份、NOx存储组份、助剂组份、涂层和载体组成；其特征在于：催化剂的载体沿发动机排气方向依次分为A区，B区和C区，A区，B区和C区涂覆的催化剂浓度递增。该种催化剂充分利用了柴油机排气通过载体的温度分布特性，使载体轴向方向的温度分布与涂覆的催化剂浓度相对应，使得催化剂在载体中分布更为合理，有效提高了催化剂的整体利用率，与此同时NOx转化率也得以提高。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机NOx后处理净化领域，具体为适用于柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法。
背景技术
据统计，2014年我国机动车保有量已达到2.64亿辆。在北京、上海、广州等机动车保有量位于前40名的城市中，约50%的氮氧化物污染来自于机动车尾气的排放。汽车尾气中NOx排放已成为大气污染物的主要来源。随着汽车保有量的日益增多，汽车尾气中NOx排放对环境和生态的破坏变得日益严重，降低机动车尾气中NOx排放是当前研究的一项重要课题。
柴油机具有较好的燃油经济性、寿命长以及较低的CO2排放等优点，在机动车、船舶等领域得到越来越广泛的应用，但是由于柴油机过量空气系数在1.3以上导致NOx排放量较高，尾气中含有过量的O2，如何控制有效柴油机NOx成为柴油机发展的关键。NOx 吸附还原催化（lean NOx Trap，LNT）技术是解决柴油机富氧中NOx还原的一种最有前景的技术途径。
目前，一些发达国家所用的催化剂主要含有贵金属Pt、Pd、Rh型催化剂，NOx催化活性较好，但贵金属成本较高，如何降低催化剂中Pt贵金属含量显得尤为重要。
发动机排气通过催化剂载体过程中有一定程度的温降（约50-120°C），而温度对催化剂的活性影响很大，在一定温度范围内，温度越高催化剂活性越强。如何利用发动机排气在载体中的温度分布特性来优化催化剂在载体中的分布，使得更加合理的利用催化剂和提高NOx的转化效率就显得尤为重要。
发明内容
本发明提供一种适用于柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂的制备工艺。该种催化剂涂覆工艺充分利用了柴油机排气通过载体的温度分布特性，使载体轴向方向的温度分布与涂覆的催化剂浓度相对应，使得催化剂在载体中分布更为合理，有效提高了催化剂的整体利用率和NOx转化效率。
1柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂，该催化剂由活性组份、NOx存储组份、助剂组份、涂层和载体组成；其特征在于：催化剂的载体沿发动机排气方向依次分为A区，B区和C区，A区，B区和C区涂覆的催化剂浓度递增，利用了柴油机排气通过载体的温度分布特性，使载体轴向方向的温度分布与涂覆的催化剂浓度相对应，使得催化剂在载体中分布更为合理，有效提高了催化剂的整体利用率和NOx转化率。
Pt作为活性组分， BaO作为存储组分，CeO2作为助剂，涂层为γ-Al2O3；活性组份：0.1-0.5% (wt)；NOx存储组份：18-25%(wt)；助剂组份：5-12%(wt)，其余为涂层γ-Al2O3。
A区、B区和C区各占载体沿发动机排气方向1/3的长度。
B区涂覆浓度为A区的1.1-1.5倍，C区涂覆浓度为B区的1.1-1.3倍，且A区靠近发动机排气管。
本发明提供的一种适用于柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂的制备工艺，制备步骤如下：
（a）1.涂覆在载体A区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取
Pt(NO3)2、Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和γ-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.25-0.5：1，然后60-80°C水浴加热并搅拌30-60min，制得浆液a。
2.涂覆在载体B区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取
Pt(NO3)2、Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和γ-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.275-0.75：1，然后60-80°C水浴加热并搅拌30-60min，制得浆液b。
3.涂覆在载体C区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取
Pt(NO3)2、Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和γ-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.303-0.975：1，然后60-80°C水浴加热并搅拌30-60min，制得浆液c。
（b）催化剂载体的涂覆过程：
方案1：将载体A区浸入浆液a，使浆液液面刚好淹没A区，浸泡1-2min后取出，然
后将A区向下，并用真空装置抽走A区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；再将载体B和C区同时浸入浆液b，使浆液液面刚好淹没B区，浸泡2-3min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走B和C区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；然后将载体C浸入浆液c，使浆液液面刚好淹没C区，浸泡1-2min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走C区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；最后将涂覆好的载体在马弗炉中600-800°C焙烧3-5h。
方案2：将载体C区浸入浆液c，使浆液液面刚好淹没C区，浸泡1-2min后取出，然
后干燥1-2h；再将载体B和C区同时浸入浆液b，使浆液液面刚好淹没B区，浸泡2-3min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走B和C区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；然后将载体A区浸入浆液a，使浆液液面刚好淹没A区，浸泡1-2min后取出，然后将A区向下，并用真空装置抽走A区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；最后将涂覆好的载体在马弗炉中600-800°C焙烧3-5h。
本发明的有益效果是：根据柴油机尾气通过催化剂载体的温度分布特性，在载体轴向不同区域涂覆不同浓度的催化剂（A区到C区涂覆的催化剂浓度逐渐增加），根据尾气在载体A区温度较高的特点，催化剂催化效率高，在达到要求的NOx转化效率的前提下可以使用相对少量的催化剂，从而降低催化剂成本。柴油机尾气在载体C区温度相对于A区有一定的温降，对催化剂转化效率有一定影响，可以通过在载体C区使用相对于A区浓度高一些的催化剂，达到弥补温降对催化剂效率的副作用，从而达到NOx转化效率。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为方案1的载体A区催化剂涂覆过程示意图。
图3为方案1的载体B区催化剂涂覆过程示意图。
图4为方案1的载体C区催化剂涂覆过程示意图。
图5为方案2的载体C区催化剂涂覆过程示意图。
图6为方案2的载体B区催化剂涂覆过程示意图。
图7为方案2的载体A区催化剂涂覆过程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明，但本发明不限于下叙述的实施例。
实施例
1. 称取70g γ-Al2O3、34.163g Ba(NO3)2、25.239Ce(NO3)3·6H2O和0.635g Pt(NO3)2溶于
300ml去离子水中，水浴加热到70°C并磁力搅拌40min，制得浆液a；称取105g γ-Al2O3、51.246g Ba(NO3)2、34.859gCe(NO3)3·6H2O和0.952g Pt(NO3)2溶于350ml去离子水中，水浴加热到70°C并磁力搅拌40min，制得浆液b；称取126g γ-Al2O3、61.495g Ba(NO3)2、41.831Ce(NO3)3·6H2O和1.114g Pt(NO3)2溶于370ml去离子水中，水浴加热到70°C并磁力搅拌40min，制得浆液c。
2. 将1.2L堇青石蜂窝状陶瓷载体(目数300，孔隙率25%)载体A区浸入浆液a，浆液液
面刚好浸没A区，浸泡1min后取出，A区向下，用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内部孔道畅通，用干燥箱120°C干燥2h；然后将载体B和C区浸入浆液b，使浆液刚好浸没B区，浸泡2min后取出，C区向下，用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内部孔道畅通，用干燥箱120°C干燥2h；最后将载体C区浸入浆液c，使浆液刚好浸没C区，浸泡1 min后取出，C区向下，用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内部孔道畅通，用干燥箱120°C干燥2h；最后载体放入马弗炉中700℃干燥5h，自然冷却至室温后取出。
对比例1
1. 称取301g γ-Al2O3、146. 904g Ba(NO3)2、101.929Ce(NO3)3·6H2O和2.701g Pt(NO3)2溶于
1.1L去离子水中，水浴加热到70°C并磁力搅拌40min，制得浆液。
2. 将1.2L堇青石蜂窝状陶瓷载体(目数300，孔隙率25%)载体浸入浆液，浸泡2min后取
出，用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内部孔道畅通，用干燥箱120°C干燥2h，然后将载体放入马弗炉中700℃干燥5h，自然冷却至室温后取出。
对比例2
1. 称取210g γ-Al2O3、102.489g Ba(NO3)2、75.717gCe(NO3)3·6H2O和1.905g Pt(NO3)2溶于
800ml去离子水中，水浴加热到70°C并磁力搅拌40min，制得浆液。
2. 将1.2L堇青石蜂窝状陶瓷载体(目数300，孔隙率25%)载体浸入浆液，浸泡2min后取出，
用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内部孔道畅通，用干燥箱120°C干燥2h，然后将载
体放入马弗炉中700℃干燥5h，自然冷却至室温后取出。
对比例3
1. 称取378g γ-Al2O3、184.485g Ba(NO3)2、125.495gCe(NO3)3·6H2O和3.342g Pt(NO3)2溶于
800ml去离子水中，水浴加热到70°C并磁力搅拌40min，制得浆液。
2. 将1.2L堇青石蜂窝状陶瓷载体(目数300，孔隙率25%)载体浸入浆液，浸泡2min后取出，
用真空装置吸走多余的浆液，使得载体内部孔道畅通，用干燥箱120°C干燥2h，然后将载
体放入马弗炉中700℃干燥5h，自然冷却至室温后取出。
本发明对上述实施例所得的催化剂和对比例的催化剂进行了台架试验。在柴油机台架上进行了性能测试，将上述涂覆的催化剂载体用金属外壳封装后，安装在台架试验装置上，利用photon 红外分析仪测试催化剂作用前后的NOx浓度，结果如下表。
由表可见：当在载体上涂覆的催化剂总量相同时，在A区、B区和C区涂覆不同浓度的催化剂时，NOx转化效率比在A区、B区和C区涂覆相同浓度催化剂时提高了8-19%；当载体上涂覆的催化剂浓度与A区相同时，NOx转化效率与实施例相比降低了8-25%；当载体上涂覆的催化剂浓度与C区相同时，NOx转化效率与实施例几乎相同，但此时催化剂涂覆量增加了25.9%，增加了催化剂成本。
由此可见，充分了解柴油机尾气通过催化剂载体的温度分布特性与催化剂在载体不同轴向区域分布的内在联系，能很大程度提高催化剂的利用率和NOx转化效率，对汽车尾气污染治理能起到促进作用。
Claims (5)
1.柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂，该催化剂由活性组份、NOx存储组份、助剂组份、涂层和载体组成；其特征在于：催化剂的载体沿发动机排气方向依次分为A区，B区和C区，A区，B区和C区涂覆的催化剂浓度递增，利用了柴油机排气通过载体的温度分布特性，使载体轴向方向的温度分布与涂覆的催化剂浓度相对应，使得催化剂在载体中分布更为合理，有效提高了催化剂的整体利用率和NOx转化率。
2.如权利要求1所述的柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂，其特征在于：Pt作为活性组分， BaO作为存储组分，CeO2作为助剂，涂层为γ-Al2O3；活性组份：0.1-0.5% (wt)；NOx存储组份：18-25%(wt)；助剂组份：5-12%(wt)，其余为涂层γ-Al2O3。
3.如权利要求1所述的柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂，其特征在于：A区、B区和C区各占载体沿发动机排气方向1/3的长度。
4.如权利要求1所述的柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂，其特征在于：B区涂覆浓
度为A区的1.1-1.5倍，C区涂覆浓度为B区的1.1-1.3倍，且A区靠近发动机排气管。
5.如权利要求1所述的柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂的制备方法，其特征在于具
体步骤如下：
（a）催化剂浆液的制备：
1）.涂覆在载体A区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取Pt(NO3)2
、Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和γ-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.25-0.5：1，然后60-80°C水浴加热并搅拌30-60min，制得浆液a；
2）.涂覆在载体B区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取Pt(NO3)2、
Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和γ-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.275-0.75：1，然后60-80°C水浴加热并搅拌30-60min，制得浆液b；
3）.涂覆在载体C区的催化剂浆液的制备：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化学计量比称取Pt(NO3)2
、Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O金属盐和γ-Al2O3粉末并溶于去离子水，金属盐和γ-Al2O3粉末与去离子水质量比为0.303-0.975：1，然后60-80°C水浴加热并搅拌30-60min，制得浆液c；
（b）催化剂载体的涂覆过程：
方案1：将载体A区浸入浆液a，使浆液液面刚好淹没A区，浸泡1-2min后取出，然
后将A区向下，并用真空装置抽走A区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；再将载体B和C区同时浸入浆液b，使浆液液面刚好淹没B区，浸泡2-3min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走B和C区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；然后将载体C浸入浆液c，使浆液液面刚好淹没C区，浸泡1-2min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走C区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；最后将涂覆好的载体在马弗炉中600-800°C焙烧3-5h；
方案2：将载体C区浸入浆液c，使浆液液面刚好淹没C区，浸泡1-2min后取出，然
后干燥1-2h；再将载体B和C区同时浸入浆液b，使浆液液面刚好淹没B区，浸泡2-3min后取出，然后将C区向下，并用真空装置抽走B和C区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；然后将载体A区浸入浆液a，使浆液液面刚好淹没A区，浸泡1-2min后取出，然后将A区向下，并用真空装置抽走A区多余的浆液使载体孔道通顺，将载体在100-120°C干燥1-2h；最后将涂覆好的载体在马弗炉中600-800°C焙烧3-5h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510450218.1A CN104998626A (zh) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | 柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510450218.1A CN104998626A (zh) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | 柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104998626A true CN104998626A (zh) | 2015-10-28 |
Family
ID=54371642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510450218.1A Pending CN104998626A (zh) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | 柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104998626A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111013380A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-17 | 上海东升新材料有限公司 | 一种氮氧化物脱除的三段塔装置和脱除氮氧化物的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101767000A (zh) * | 2010-01-20 | 2010-07-07 | 昆明贵研催化剂有限责任公司 | 柴油车排气碳烟直接氧化燃烧催化剂及其制备方法 |
| CN104759281A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-07-08 | 江苏大学 | 一种用于净化柴油机的复合氧化物催化剂的制备方法 |
-
2015
- 2015-07-29 CN CN201510450218.1A patent/CN104998626A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101767000A (zh) * | 2010-01-20 | 2010-07-07 | 昆明贵研催化剂有限责任公司 | 柴油车排气碳烟直接氧化燃烧催化剂及其制备方法 |
| CN104759281A (zh) * | 2015-03-11 | 2015-07-08 | 江苏大学 | 一种用于净化柴油机的复合氧化物催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| G.E.ARENA ET AL.: "Transient surface processes of storage and conversion of NOx species on Pt–Me/Al2O3 catalysts (Me=Ba,Ce,Cu)", 《TOPICS IN CATALYSIS》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111013380A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-04-17 | 上海东升新材料有限公司 | 一种氮氧化物脱除的三段塔装置和脱除氮氧化物的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103433057B (zh) | 一种用于汽车尾气净化的三效催化剂及其制备方法 | |
| CN102489322B (zh) | 柴油汽车尾气净化催化剂及制备方法和净化装置 | |
| CN104117357B (zh) | 包含镍和铜的混合物的三元催化剂 | |
| CN104138761B (zh) | 一种抗硫膜式低温脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN106902864A (zh) | 一种用于柴油机尾气净化系统的氨氧化催化剂及其制备方法 | |
| CN109012666B (zh) | 一种汽车尾气净化催化剂的制备方法 | |
| CN105944755A (zh) | 一种低温nh3-scr耐硫脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN111151257A (zh) | 一种整体式钙钛矿催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN103191735A (zh) | 稀燃型天然气车用催化剂的制备方法 | |
| CN107597104A (zh) | 核壳结构氧化物负载Pt催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105772028A (zh) | SCR脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2的再生方法 | |
| CN101618323B (zh) | 用于催化还原氮氧化物的结构化催化剂及其制备方法 | |
| CN110586088B (zh) | 一种分段式国六天然气当量比催化剂制备方法 | |
| CN104998626A (zh) | 柴油机NOx排放后处理的非均相催化剂及其制备方法 | |
| CN105498760B (zh) | 一种用于天然气汽车尾气处理的抗水热老化催化剂制备方法 | |
| CN104759281A (zh) | 一种用于净化柴油机的复合氧化物催化剂的制备方法 | |
| CN110801834A (zh) | 一种汽车尾气净化用催化剂涂层及其制备方法 | |
| CN115555032A (zh) | 一种抑制硫中毒的高性能净化尾气催化剂及其制备方法 | |
| CN103406127A (zh) | 无毒低温脱硝催化的催化剂及其制备方法 | |
| CN110801833B (zh) | 一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层及其制备方法 | |
| CN203362276U (zh) | 一种汽车尾气催化剂及其制备的催化器 | |
| CN102658211A (zh) | 摩托车尾气净化金属蜂窝状催化剂及制备方法 | |
| CN111939906A (zh) | 一种稀燃NOx捕集催化剂 | |
| CN104941641A (zh) | 一种用于富氧条件下丙烷选择性催化还原氮氧化合物的催化剂 | |
| CN104801300A (zh) | MnOx-Ce02类氧化物催化剂与过滤器的制备方法以及尾气处理系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151028 |