CN105536781A - 汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层 - Google Patents

汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，所述前段涂层负载在以堇青石蜂窝陶瓷为载体的前段，该前段涂层含有活性氧化铝和两种锆含量不同的铈锆复合氧化物，贵金属钯负载在活性氧化铝和低锆含量的铈锆复合氧化物上，贵金属铑负载在高锆含量的铈锆复合氧化物上。本发明的前段涂层与后段涂层配合构成三元催化剂，具有低温起燃活性高、抗热老化耐久性能好、成本较低的特点，能同时处理汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物。

Description

汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层
技术领域
本发明涉及一种汽车尾气净化催化剂，特别是涉及一种能同时处理汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物的三元催化剂。
背景技术
汽车尾气中含有许多有害物质，主要包括：汽油中未燃烧的碳氢化合物、不充分燃烧而产生的一氧化碳以及在高富氧条件下转化成的氮氧化合物。减少汽车尾气中有害物质的排放，是人类必须解决的重要课题。目前，控制汽车尾气污染的最有效途径是降低单车排放量，利用转化装置将其中有害成分转化为无害气体，现在最常用的净化器是三元净化器，在理论空燃比附近，同时转化碳氢化合物、一氧化碳和氮氢化合物，而该技术的核心就是性能优异的汽车三元催化剂，通过在汽车排气系统中安装高催化性能的汽车催化剂，能够净化尾气，从而减少对环境的污染。
一方面，排放法规的日益严格，要求三元催化剂具备更高的催化活性和抗热老化耐久性能；另一方面，汽车市场竞争越来越激烈，成本压力越来越大，然而制备三元催化剂的原材料、活性组分贵金属等价格日益上涨，给三元催化剂企业带来了很大的成本压力，基于此，本发明的目的在于提供一种具有低温起燃活性高、抗热老化耐久性能好，成本较低的三元催化剂，能同时处理汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽车尾气净化用三元催化剂前段涂层，它与后段涂层配合构成三元催化剂，具有低温起燃活性高、抗热老化耐久性能好、成本较低的特点，能同时处理汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，所述前段涂层负载在以堇青石蜂窝陶瓷为载体的前段，该前段涂层含有活性氧化铝和两种锆含量不同的铈锆复合氧化物，贵金属钯负载在活性氧化铝和低锆含量的铈锆复合氧化物上，贵金属铑负载在高锆含量的铈锆复合氧化物上。
优选地，以前段的涂层总量为基准，氧化铝的含量为30-80wt%，铈锆复合氧化物的含量为20-70wt%，其中负载钯的铈锆复合氧化物的含量为0-40wt%，负载铑的铈锆复合氧化物的含量为40-70wt%。
优选地，贵金属的负载方式为共沉淀法、溶胶-凝胶法、浸渍法中的一种，涂层的负载方式为涂敷或浸渍。
优选地，所述活性氧化铝为γ氧化铝。
优选地，所述氧化铝中含有La、Ba、Sr、Mg的氧化物中的一种或几种。
优选地，所述铈锆复合氧化物中含有Pr、Nd、La、Y、Sr的氧化物中的一种或几种。
优选地，所述低锆含量的铈锆复合氧化物中锆的含量为30-60wt%。
优选地，所述高锆含量的铈锆复合氧化物中锆的含量为60-90wt%。
优选地，所述钯为钯的可溶性盐，钯的可溶性盐为氯化钯、硝酸钯、二氯二氨钯中的一种，所述铑为铑的可溶性盐，铑的可溶性盐为硝酸铑、氯化铑、氯铑酸盐中的一种。
如上所述，本发明的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，具有以下有益效果：
1、与后段涂层配合组成完整的三元催化剂，该三元催化剂采用分段式单层结构，前段钯含量比后段高，有利于提高催化剂的低温起燃活性；将钯与铑分别负载在不同的氧化物材料上，在一定程度上防止高温空气老化过程中形成Pd-Rh合金。
2、将Rh负载于铈锆复合氧化物上，避免高温下Rh与氧化铝发生相互作用降低催化活性，而且经过高温老化后，铈锆复合氧化物的储氧性能虽然略有下降，但是贵金属却能保持较好的催化性能。
3、由于Pd和Ce的相互作用降低了Pd的催化活性，而在高温时CeO2的储氧功能可以提高三元催化剂的活性，因此将Pd负载在活性氧化铝上，可以加少量或不加储氧材料。
4、本发明采用单层结构，相比双层或多层催化剂，工艺简单，降低了生产成本，而且，单层涂敷比双层或多层涂敷，涂层厚度低，有利于降低排气背压，从而改善发动机性能以及降低油耗。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例1
前段涂层的制备：用含钯2.5g/L的硝酸钯溶液浸渍30g/L的氧化铝和10g/L的铈锆复合氧化物，该氧化铝中含有La，含量为3wt%，该铈锆复合氧化物中含有La、Y，按重量份，其中Ce：Zr：La：Y=4：5：0.5：0.5。用含铑0.15g/L的硝酸铑溶液浸渍20g/L的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物中含有La、Y，按重量份，其中Ce：Zr：La：Y=2：7：0.5：0.5。将浸渍好的Pd负载材料与Rh负载材料混合球磨至粒径为3μm，制成前段涂层浆料，将浆料涂敷在载体的前段，在100℃干燥4h，500℃焙烧2h。
后段涂层的制备：用含钯0.4g/L的硝酸钯溶液浸渍40g/L的氧化铝，该氧化铝中含有La，含量为3wt%。用含铑0.15g/L的硝酸铑溶液浸渍20g/L的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物中含有La、Y，按重量份，其中Ce：Zr：La：Y=3：6：0.5：0.5。将浸渍好的Pd负载材料与Rh负载材料混合球磨至粒径为3μm，制成后段涂层浆料，将浆料涂敷在载体的后段，在100℃干燥4h，500℃焙烧2h。制得催化剂1。
实施例2
前段涂层的制备：用含钯2.8g/L的硝酸钯溶液浸渍50g/L的氧化铝，该氧化铝中含有La，含量为3wt%。用含铑0.1g/L的硝酸铑溶液浸渍20g/L的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物中含有La、Nd，按重量份，其中Ce：Zr：La：Nd=2：7.35：0.15：0.5。将浸渍好的Pd负载材料与Rh负载材料混合球磨至粒径为3μm，制成前段涂层浆料，将浆料涂敷在载体的前段，在100℃干燥4h，500℃焙烧2h。
后段涂层的制备：用含钯0.5g/L的硝酸钯溶液浸渍40g/L的氧化铝，该氧化铝中含有La，含量为3wt%。用含铑0.1g/L的硝酸铑溶液浸渍30g/L的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物中含有La、Nd，按重量份，其中Ce：Zr：La：Nd=3：6.3：0.2：0.5。将浸渍好的Pd负载材料与Rh负载材料混合球磨至粒径为3μm，制成后段涂层浆料，将浆料涂敷在载体的后段，在100℃干燥4h，500℃焙烧2h。制得催化剂2。
实施例3
前段涂层的制备：用含钯2.2g/L的硝酸钯溶液浸渍20g/L的氧化铝和5g/L的铈锆复合氧化物，该氧化铝中含有La，含量为3wt%，该铈锆复合氧化物中含有La、Y，按重量份，其中Ce：Zr：La：Y=3.5：5.5：0.5：0.5。用含铑0.18g/L的硝酸铑溶液浸渍15g/L的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物中含有La，按重量份，其中Ce：Zr：La=2.2：7.3：0.5。将浸渍好的Pd负载材料与Rh负载材料混合球磨至粒径为2μm，制成前段涂层浆料，将浆料涂敷在载体的前段，在110℃干燥4h，550℃焙烧2h。
后段涂层的制备：用含钯0.3g/L的硝酸钯溶液浸渍40g/L的氧化铝，该氧化铝中含有La，含量为3wt%。用含铑0.1g/L的硝酸铑溶液浸渍40g/L的铈锆复合氧化物，该铈锆复合氧化物中含有Nd、Pr，按重量份，其中Ce：Zr：Nd：Pr=3：6：0.5：0.5。将浸渍好的Pd负载材料与Rh负载材料混合球磨至粒径为3μm，制成后段涂层浆料，将浆料涂敷在载体的后段，在110℃干燥4h，550℃焙烧2h。制得催化剂3。
将得到的催化剂1、催化剂2和催化剂3与现有的催化剂对比，本发明得到的三元催化剂低温起燃活性高、抗热老化耐久性能好、成本较低，能同时处理汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，所述前段涂层负载在以堇青石蜂窝陶瓷为载体的前段，其特征在于：该前段涂层含有活性氧化铝和两种锆含量不同的铈锆复合氧化物，贵金属钯负载在活性氧化铝和低锆含量的铈锆复合氧化物上，贵金属铑负载在高锆含量的铈锆复合氧化物上。
2.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：以前段的涂层总量为基准，氧化铝的含量为30-80wt%，铈锆复合氧化物的含量为20-70wt%，其中负载钯的铈锆复合氧化物的含量为0-40wt%，负载铑的铈锆复合氧化物的含量为40-70wt%。
3.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：贵金属的负载方式为共沉淀法、溶胶-凝胶法、浸渍法中的一种，涂层的负载方式为涂敷或浸渍。
4.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：所述活性氧化铝为γ氧化铝。
5.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：所述氧化铝中含有La、Ba、Sr、Mg的氧化物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：所述铈锆复合氧化物中含有Pr、Nd、La、Y、Sr的氧化物中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：所述低锆含量的铈锆复合氧化物中锆的含量为30-60wt%。
8.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：所述高锆含量的铈锆复合氧化物中锆的含量为60-90wt%。
9.根据权利要求1所述的汽车尾气净化用三元催化剂的前段涂层，其特征在于：所述钯为钯的可溶性盐，钯的可溶性盐为氯化钯、硝酸钯、二氯二氨钯中的一种，所述铑为铑的可溶性盐，铑的可溶性盐为硝酸铑、氯化铑、氯铑酸盐中的一种。
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