CN107939483A - 一种汽车尾气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车尾气净化器，包括外壳，所述外壳的两侧分别安装有排气管和入气管，且排气管的外部设置有散热片，所述入气管的顶部设置有氧传感器连接口，所述外壳的内侧设置有隔热层，且外壳的内部依次安装有第二尾气催化板、第一尾气催化板和旋风除尘器，所述第二尾气催化板、第一尾气催化板和旋风除尘器位于同一直线上，且第一尾气催化板位于第二尾气催化板与旋风除尘器的中间，本发明设置了旋风除尘器和集灰盒，使碳粒无法粘附在净化器上，设置了吸热片，使催化板内部的热量可以快速升高，防止催化板吸热过慢导致汽车刚启动时不易进行尾气的净化，设置了散热片，防止汽车停靠在马路上时从车后经过的行人被尾气烫伤。

Description

一种汽车尾气净化器
技术领域
本发明属于汽车配件技术领域，具体涉及一种汽车尾气净化器。
背景技术
汽车尾气净化器是一种净化器，可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，净化器将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。
但是目前市场上的汽车尾气净化器在使用的过程中存在一些缺陷，例如，尾气中存在碳粒，易粘附在装置上，使装置的工作效率降低，汽车在刚启动时，装置内部温度较低，净化器活性较低，从而使启动时的尾气不易净化，且排出的气体温度较高，易烫伤在汽车后面经过的行人。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车尾气净化器，以解决上述背景技术中提出的碳粒易粘附在装置上，汽车启动时净化器活性低不易净化，且排出的气体易烫伤行人的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车尾气净化器，包括外壳，所述外壳的两侧分别安装有排气管和入气管，且排气管的外部设置有散热片，所述入气管的顶部设置有氧传感器连接口，所述外壳的内侧设置有隔热层，且外壳的内部依次安装有第二尾气催化板、第一尾气催化板和旋风除尘器，所述第二尾气催化板、第一尾气催化板和旋风除尘器位于同一直线上，且第一尾气催化板位于第二尾气催化板与旋风除尘器的中间，所述第二尾气催化板与第一尾气催化板的内部均安装有吸热片，所述旋风除尘器的顶部设置有出气管，且旋风除尘器的一侧设置有管道接口，所述旋风除尘器的底部设置有出尘口，且出尘口的下方安装有集灰盒，所述集灰盒一侧的顶端设置有排气口。
优选的，所述第二尾气催化板与第一尾气催化板的内部均开设有若干个孔。
优选的，所述隔热层共设置有两个，且两个隔热层分别分布在外壳的内部与集灰盒的内部。
优选的，所述吸热片为十字形结构。
优选的，所述管道接口的形状与入气管的形状相匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明设置了旋风除尘器和集灰盒，尾气进入旋风除尘器后，气体与碳粒分离，碳粒落入集灰盒中，并且热量被隔热层阻隔，碳粒逐渐积累，集灰盒内部的热量逐渐升高，使内部的碳粒燃烧生成气体，并在净化器处被净化后排出，从而使碳粒无法粘附在净化器上，使净化器的使用寿命得以延长。
（2）本发明设置了吸热片，在汽车刚开始启动时，尾气中的热量被吸热片吸收并传递给催化板，使催化板内部的热量可以快速升高，从而为尾气进行一系列的氧化还原，防止催化板吸热过慢导致汽车刚开始启动时净化器不易进行尾气的净化。
（3）本发明在排气管的外部设置了散热片，散热片可以吸收排气管内部被净化过的气体中的热量，并发散到空气中，从而使净化过的气体温度可以相应降低，散热片的设置可以防止汽车停靠在马路上时从车后经过的行人被尾气烫伤，从而提高了净化器的安全性。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为本发明的主视图；
图中：1-氧传感器连接口、2-管道接口、3-出气管、4-外壳、5-隔热层、6-吸热片、7-排气管、8-散热片、9-第二尾气催化板、10-第一尾气催化板、11-排气口、12-出尘口、13-集灰盒、14-旋风除尘器、15-入气管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种汽车尾气净化器，包括外壳4，外壳4的两侧分别安装有排气管7和入气管15，且排气管7的外部设置有散热片8，散热片8可以将排气管7内部气体的部分热量发散到空气中，避免气体过热将路过的行人烫伤，入气管15的顶部设置有氧传感器连接口1，氧传感器连接口1处可以连接氧传感器，利用氧传感器对装置内部的氧含量进行检测，外壳4的内侧设置有隔热层5，且外壳4的内部依次安装有第二尾气催化板9、第一尾气催化板10和旋风除尘器14，旋风除尘器14的设置使尾气中的气体与灰尘可以进行分离，第二尾气催化板9、第一尾气催化板10和旋风除尘器14位于同一直线上，且第一尾气催化板10位于第二尾气催化板9与旋风除尘器14的中间，第二尾气催化板9与第一尾气催化板10的内部均安装有吸热片6，旋风除尘器14的顶部设置有出气管3，且旋风除尘器14的一侧设置有管道接口2，旋风除尘器14的底部设置有出尘口12，且出尘口12的下方安装有集灰盒13，集灰盒13一侧的顶端设置有排气口11。
本实施例中，优选的，第二尾气催化板9与第一尾气催化板10的内部均开设有若干个孔，尾气可以从孔进入装置内，从而使尾气净化的更加彻底。
本实施例中，优选的，隔热层5共设置有两个，且两个隔热层5分别分布在外壳4的内部与集灰盒13的内部，使装置内部可以进行保温，减缓装置内部热量的散失。
本实施例中，优选的，吸热片6为十字形结构，吸热片6的设置使气体内的热量可以快速传递给，使汽车刚启动时催化板可以更快的进行工作。
本实施例中，优选的，管道接口2的形状与入气管15的形状相匹配，从而使旋风除尘器14可以更好的与入气管15进行连接。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装完毕后，尾气从入气管15流入旋风除尘器14中，气体与颗粒进行分离，气体从出气管3中排出，并经过依次经过第一尾气催化板10与第二尾气催化板9后被净化，通过排气管7排出，颗粒通过出尘口12落入集灰盒13中，积累的热量逐渐增多，使颗粒转化为气体，经过第一尾气催化板10与第二尾气催化板9后被净化并被排出，吸热片6的设置使汽车刚开始启动时，净化器可以快速达到工作的温度并为尾气进行净化，散热片8使净化后气体内的热量可以快速发散到空气中，避免尾气烫伤经过的行人。
第一尾气催化板10与第二尾气催化板9由新型纳米材料制备而成，制备方法主要是在载体Zn-MOF@Al2O3上负载防水合剂和酸性活性位调控剂,使含有该催化剂在低温催化氮氧化物中兼具防水合和调控酸性活性位的性能，不仅解决了传统方法所制非负载型尾气净化催化剂带来的催化剂和反应物、生成物的难以分离问题,避免了在尾气处理中带来的二次污染，有效阻止了废物气体的排放；防水合剂遇水形成的离子M2+和OH-的离子积比铝离子和OH-的离子积大,所以,离子M2+更容易和OH-离子发生反应,从而避免OH-与铝离子反应而改变Zn-MOF@Al2O3的晶型,从而达到防止水合以及延长尾气催化剂的寿命，使其具有优异的转化率和稳定性。具体制备方法如下：
实施例1
一种尾气催化净化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、将5molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入18mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
步骤2、取出干燥物粉碎成200目的颗粒，放入马弗炉中以3℃/min升温到120℃，恒温30min，再以3/min升温到350℃，恒温120min，然后以5℃/min升温到450℃，恒温4h，自然降温后将物料取出；
步骤3、将0.5molTiCl4加入到300m1水中，pH=10，充分水解制成Ti(OH)4溶胶，将该溶
胶涂覆到上述步骤2得到的物料上，然后放在真空干燥箱里，以10℃/min的升温速度升到105℃后，恒温干燥15h，然后将干燥后的物料放入马弗炉中，以3℃/min升温到120℃，恒温30min，再以3℃/min升温到550℃，恒温4h，得到尾气催化净化剂。
所述的Zn-MOF@Al2O3纳米材料制备方法如下：
步骤1、将24份体积分数为66.7%的乙醇溶液、1.75份有机配体H3BTC和2份支持电解质TBAP加入到烧杯中,超声10min,超声功率为100W,使之分散溶解均匀,制成电解质溶液；
步骤2、将金属Zn棒（纯度为99.98%）作为阳极,采用铜棒作为阴极,将所述阳极、阴极和电解质溶液连接成电解反应电路,保证阳极和阴极之间的距离为5cm,在电路电压为30V的条件下反应3h，将所得的产物用乙醇和水分别洗涤3次,并将其在100℃下干燥24h，随后在120℃的静态真空条件下处理12h，得到Zn-MOF纳米晶体材料；
步骤3、向上述34份纳米晶体材料中加入3份乙醇,12.5份浓度为0.2mol/L的Al（NO3）3溶液,避光浸渍10h,室内自然曝光,将其离心分离洗涤,60℃干燥,制得有机聚合物MOF负载纳米铝复合材料,即Zn-MOF@Al2O3纳米材料。
实施例2
步骤1、将3molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入18mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
实施例3
步骤1、将1molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入18mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
实施例4
步骤1、将10molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入18mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
实施例5
步骤1、将15molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然后加入18mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；其余步骤同实施例1。
实施例6
步骤1、将5molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入9mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
实施例7
步骤1、将5molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入3mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
实施例8
步骤1、将5molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入27mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
实施例9
步骤1、将5molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入18mo1Si-Na-LTA，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
所述的TS-1/高岭石纳米粉制备方法如下：
将50份高岭石粉碎至100目,再将粉碎后的高岭石粉置于电炉加热装置中以10℃/min的升温速率加热至1000℃保温3h后,制得高岭石粉末，将50份TS-1沸石分子筛粉末与得到的高岭石粉末混合,然后加入45份丙三醇融合剂搅拌均匀,于300℃下油浴2h，其间每间隔0.5搅匀一次，室温下静置1h以上,弃掉上清液,用超纯水洗净下层物质,然后在110℃下干燥至恒重，研磨后过100目筛，得到TS-1/高岭石纳米粉。
实施例10
步骤1、将5molMg(NO3)2加入到500m1去离子水中，80℃加热搅拌，配成硝酸镁溶液，然
后加入36mo1Zn-MOF@Al2O3，充分吸附后，将负载有Mg2+的Zn-MOF@Al2O3放在真空干燥箱里，以5℃/min的升温速度升温到105℃后，恒温干燥12h；
其余步骤同实施例1。
对照例1
与实施例1不同点在于：尾气催化净化剂制备的步骤1中，用CaCl2取代Mg(NO3)2用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：尾气催化净化剂制备的步骤1中，不再加入Mg(NO3)2，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：尾气催化净化剂制备的步骤3中，用ZnCl2取代TiCl4用量不变，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：尾气催化净化剂制备的步骤3中，不再加入TiCl4，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：尾气催化净化剂制备的步骤3中，调节TiCl4溶液PH为7，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例6
与实施例1不同点在于：尾气催化净化剂制备的步骤3中，调节TiCl4溶液PH为4，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例7
与实施例1不同点在于：Zn-MOF@Al2O3纳米材料制备的步骤1中，H3BTC、TBAP质量比为3.5:2，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例8
与实施例1不同点在于：Zn-MOF@Al2O3纳米材料制备的步骤1中，H3BTC、TBAP质量比为0.8:2，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例9
与实施例1不同点在于：Zn-MOF@Al2O3纳米材料制备步骤2中，阳极和阴极之间的距离为10cm,在电路电压为15V的条件下反应3h，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例10
与实施例1不同点在于：Zn-MOF@Al2O3纳米材料制备步骤2中，阳极和阴极之间的距离为3cm,在电路电压为60V的条件下反应3h，其余步骤与实施例1完全相同。
通过将本发明尾气排放装置，检测尾气中氮氧化合物浓度（一氧化氮和二氧化氮之和），装填量500g，反应温度500℃，空速GHSV为50000/h，利用化学发光式氮氧化物分析仪测定催化反应气，结果如表所示。
催化剂的反应结果
实验结果表明尾气排放装置对尾气中的氮氧化合物有很好的催化效果，在反应条件不变时，氮氧化物净化率越高，催化性能越好，反之越差；在Mg(NO3)2、Zn-MOF@Al2O3摩尔比为5：18时，其他配料固定，氮氧化物转化效果最好，与实施例1不同点在于，实施例2至实施例10分别改变催化剂主要原料Mg(NO3)2、Zn-MOF@Al2O3的组成和配比，对催化剂的催化性能有不同的影响，值得注意的是实施例9加入了TS-1/高岭石纳米粉，氮氧化物净化率明显提高，说明TS-1/高岭石纳米粉对催化材料的结构活性有更好的优化作用；对照例1至对照例2不再加入Mg(NO3)2并用CaCl2取代Mg(NO3)2，其他步骤完全相同，导致催化剂的结构发生变化，氮氧化物净化率明显降低；对照例3和对照例4不再加入TiCl4并用ZnCl2取代TiCl4，尾气净化率也不高；对照例5和对照例6调节TiCl4溶液PH，导致催化剂表面酸性发生改变，氮氧化物净化率变低；对照例7至对照例8，改变H3BTC、TBAP质量比，效果依然不好，说明H3BTC、TBAP质量比的控制很重要；对照例9至对照例10改变电解工艺的参数，材料的催化性能明显变差，说明电解阴阳极距离和电压对电解过程至关重要；因此使用本发明的催化板对汽车尾气具有优异的净化效果。

Claims (5)

1.一种汽车尾气净化器，包括外壳（4），其特征在于：所述外壳（4）的两侧分别安装有排气管（7）和入气管（15），且排气管（7）的外部设置有散热片（8），所述入气管（15）的顶部设置有氧传感器连接口（1），所述外壳（4）的内侧设置有隔热层（5），且外壳（4）的内部依次安装有第二尾气催化板（9）、第一尾气催化板（10）和旋风除尘器（14），所述第二尾气催化板（9）、第一尾气催化板（10）和旋风除尘器（14）位于同一直线上，且第一尾气催化板（10）位于第二尾气催化板（9）与旋风除尘器（14）的中间，所述第二尾气催化板（9）与第一尾气催化板（10）的内部均安装有吸热片（6），所述旋风除尘器（14）的顶部设置有出气管（3），且旋风除尘器（14）的一侧设置有管道接口（2），所述旋风除尘器（14）的底部设置有出尘口（12），且出尘口（12）的下方安装有集灰盒（13），所述集灰盒（13）一侧的顶端设置有排气口（11）。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化器，其特征在于：所述第二尾气催化板（9）与第一尾气催化板（10）的内部均开设有若干个孔。
3.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化器，其特征在于：所述隔热层（5）共设置有两个，且两个隔热层（5）分别分布在外壳（4）的内部与集灰盒（13）的内部。
4.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化器，其特征在于：所述吸热片（6）为十字形结构。
5.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化器，其特征在于：所述管道接口（2）的形状与入气管（15）的形状相匹配。
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