CN110252294A - 一种汽车尾气净化催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括新型储氧材料的制备、储氧材料分类、制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体、新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理、制备纳米氧化铝粉浆、制备纳米氧化铝涂层和制备催化剂的步骤,将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,得到新型储氧材料粉体。本发明通过在载体内部和催化剂涂层中混入储氧材料,以及在催化剂和载体之间加热储氧层,从而正价催化剂具有的储氧能力,并且使载体和涂层可以相互协作,从而释放相应的氧气进行氧化反应,实现尾气充分净化效果,达到现有的环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气净化催化剂技术领域,尤其涉及一种汽车尾气净化催化剂的制备方法。
背景技术
机车排放的尾气是大气污染的主要污染源之一。中重型柴油车主要污染物为氮氧化物,其排放对生态环境和人类健康的伤害极其严重。燃烧废气中的氮氧化物通常是由燃料中的氮化物和空气中的氮气与氧气在高温下反应产生。以内燃机特别是柴油机和其它富氧燃烧发动机为例,废气中包含污染物一氧化碳,碳氢化合物,碳颗粒物和氮氧化物。在汽油发动机的情况下,空气中的氧气与燃料按化学比例混合燃烧,污染物中没有碳颗粒物,可通过所谓三元催化剂(TWC)进行净化。
然而,催化剂在使用过程中,需要对尾气进行进行氧化反应,因此需要充足的氧含量,才可以实现氧化反应,而现有的催化剂中含有的储氧材料稳定性差,无法随时达到相应的氧气量,氧化还原尾气能力已无法满足现有的环保要求。
因此,发明一种汽车尾气净化催化剂的制备方法来解决上述问题很有必要
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题,采用以下技术方案来实现:
一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1新型储氧材料的制备:将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,制备得到沉淀物,将沉淀物经过洗涤、干燥和焙烧后得到新型储氧材料粉体;
S2储氧材料分类:将步骤S1制备得到的新型储氧材料粉体按照质量比为5-10:70-75:15-20的比例分为三份,留作后续使用;
S3制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体:采用无机原料、有机粘结剂,水以及硅烷偶联剂和步骤S2中分量比为5-10的新型储氧材料粉体为制备原料,将无机原料、硅烷偶联剂和新型储氧材料粉体的混合粉末加入有机粘结剂和水,经过捏合,炼泥,制备得到具有将制备得到具有储氧材料的泥料,将泥料挤制成生坯、烧制、保温得到新型堇青石蜂窝陶瓷载体;
S4新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理:取步骤2中分量比为70-75的新型储氧材料粉体,加入至硝酸盐溶液中,进行搅拌,并将新型堇青石蜂窝陶瓷载体加入其混合溶液中浸泡6-8小时,取出烘干,制备形成储氧层;
S5制备纳米氧化铝粉浆:将纳米氧化铝粉、步骤S2中分量比为15-20的新型储氧材料粉体、水、无水乙醇及少量的分散剂和稳定剂按固相体积分数为60%的比例混合,用玛瑙球磨机研磨24小时,超声分散1小时,制得具有储氧材料的纳米氧化铝粉浆料;
S6制备纳米氧化铝涂层:采用真空抽吸法将步骤S5中制得的氧化铝粉浆料涂覆在步骤S4中预处理后的新型堇青石蜂窝陶瓷载体上,再经陈化、干燥及高温焙烧等过程制备得到具有储氧材料的纳米氧化铝涂层;
S7制备催化剂:将步骤S6中成品浸渍在贵金属溶液中,浸渍5分钟后取出在温度为50度时干燥2-3小时,干燥完毕后在550度下焙烧7-9h,获得成品的催化剂。
优选的,所述步骤S1中二氧化锆和二氧化铈的质量比为1:1,所述步骤S1中干燥温度为90度时间为6-8小时,其焙烧温度为600度时间为2小时。
优选的,所述步骤S2中新型储氧材料粉体的总重量为堇青石蜂窝陶瓷载体面积的1.5kg/m2。
优选的,所述步骤S4中烘干温度为50度时间为2-3小时,所述步骤S3中储氧层的厚度为0.1-0.4mm,所述步骤S4中硝酸盐溶液的浓度为0.3mol/l。
优选的,所述步骤S6中干燥温度为90度时间为5小时,高温焙烧温度为600度时间为3小时,其纳米氧化铝涂层厚度为0.4mm。
本发明的有益效果是:
(1)本发明与以往发明相比,本发明通过在载体内部和催化剂涂层中混入储氧材料,以及在催化剂和载体之间加热储氧层,从而正价催化剂具有的储氧能力,并且使载体和涂层可以相互协作,从而释放相应的氧气进行氧化反应,实现尾气充分净化效果,达到现有的环保要求。
附图说明
图1为发明的汽车尾气净化测试结果示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例一:
本发明提供了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1新型储氧材料的制备:将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,制备得到沉淀物,将沉淀物经过洗涤、干燥和焙烧后得到新型储氧材料粉体;
S2储氧材料分类:将步骤S1制备得到的新型储氧材料粉体按照质量比为5:75:20的比例分为三份,留作后续使用;
S3制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体:采用无机原料、有机粘结剂,水以及硅烷偶联剂和步骤S2中分量比为5的新型储氧材料粉体为制备原料,将无机原料、硅烷偶联剂和新型储氧材料粉体的混合粉末加入有机粘结剂和水,经过捏合,炼泥,制备得到具有将制备得到具有储氧材料的泥料,将泥料挤制成生坯、烧制、保温得到新型堇青石蜂窝陶瓷载体;
S4新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理:取步骤2中分量比为75的新型储氧材料粉体,加入至硝酸盐溶液中,进行搅拌,并将新型堇青石蜂窝陶瓷载体加入其混合溶液中浸泡6-8小时,取出烘干,制备形成储氧层;
S5制备纳米氧化铝粉浆:将纳米氧化铝粉、步骤S2中分量比为20的新型储氧材料粉体、水、无水乙醇及少量的分散剂和稳定剂按固相体积分数为60%的比例混合,用玛瑙球磨机研磨24小时,超声分散1小时,制得具有储氧材料的纳米氧化铝粉浆料;
S6制备纳米氧化铝涂层:采用真空抽吸法将步骤S5中制得的氧化铝粉浆料涂覆在步骤S4中预处理后的新型堇青石蜂窝陶瓷载体上,再经陈化、干燥及高温焙烧等过程制备得到具有储氧材料的纳米氧化铝涂层;
S7制备催化剂:将步骤S6中成品浸渍在贵金属溶液中,浸渍5分钟后取出在温度为50度时干燥2-3小时,干燥完毕后在550度下焙烧7-9h,获得成品的催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化,测试结果见表1。
实施例二:
本发明提供了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1新型储氧材料的制备:将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,制备得到沉淀物,将沉淀物经过洗涤、干燥和焙烧后得到新型储氧材料粉体;
S2储氧材料分类:将步骤S1制备得到的新型储氧材料粉体按照质量比为10:75:15的比例分为三份,留作后续使用;
S3制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体:采用无机原料、有机粘结剂,水以及硅烷偶联剂和步骤S2中分量比为10的新型储氧材料粉体为制备原料,将无机原料、硅烷偶联剂和新型储氧材料粉体的混合粉末加入有机粘结剂和水,经过捏合,炼泥,制备得到具有将制备得到具有储氧材料的泥料,将泥料挤制成生坯、烧制、保温得到新型堇青石蜂窝陶瓷载体;
S4新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理:取步骤2中分量比为75的新型储氧材料粉体,加入至硝酸盐溶液中,进行搅拌,并将新型堇青石蜂窝陶瓷载体加入其混合溶液中浸泡6-8小时,取出烘干,制备形成储氧层;
S5制备纳米氧化铝粉浆:将纳米氧化铝粉、步骤S2中分量比为15的新型储氧材料粉体、水、无水乙醇及少量的分散剂和稳定剂按固相体积分数为60%的比例混合,用玛瑙球磨机研磨24小时,超声分散1小时,制得具有储氧材料的纳米氧化铝粉浆料;
S6制备纳米氧化铝涂层:采用真空抽吸法将步骤S5中制得的氧化铝粉浆料涂覆在步骤S4中预处理后的新型堇青石蜂窝陶瓷载体上,再经陈化、干燥及高温焙烧等过程制备得到具有储氧材料的纳米氧化铝涂层;
S7制备催化剂:将步骤S6中成品浸渍在贵金属溶液中,浸渍5分钟后取出在温度为50度时干燥2-3小时,干燥完毕后在550度下焙烧7-9h,获得成品的催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化,测试结果见表1。
实施例三:
本发明提供了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1新型储氧材料的制备:将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,制备得到沉淀物,将沉淀物经过洗涤、干燥和焙烧后得到新型储氧材料粉体;
S2储氧材料分类:将步骤S1制备得到的新型储氧材料粉体按照质量比为10:70:20的比例分为三份,留作后续使用;
S3制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体:采用无机原料、有机粘结剂,水以及硅烷偶联剂和步骤S2中分量比为10的新型储氧材料粉体为制备原料,将无机原料、硅烷偶联剂和新型储氧材料粉体的混合粉末加入有机粘结剂和水,经过捏合,炼泥,制备得到具有将制备得到具有储氧材料的泥料,将泥料挤制成生坯、烧制、保温得到新型堇青石蜂窝陶瓷载体;
S4新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理:取步骤2中分量比为70的新型储氧材料粉体,加入至硝酸盐溶液中,进行搅拌,并将新型堇青石蜂窝陶瓷载体加入其混合溶液中浸泡6-8小时,取出烘干,制备形成储氧层;
S5制备纳米氧化铝粉浆:将纳米氧化铝粉、步骤S2中分量比为20的新型储氧材料粉体、水、无水乙醇及少量的分散剂和稳定剂按固相体积分数为60%的比例混合,用玛瑙球磨机研磨24小时,超声分散1小时,制得具有储氧材料的纳米氧化铝粉浆料;
S6制备纳米氧化铝涂层:采用真空抽吸法将步骤S5中制得的氧化铝粉浆料涂覆在步骤S4中预处理后的新型堇青石蜂窝陶瓷载体上,再经陈化、干燥及高温焙烧等过程制备得到具有储氧材料的纳米氧化铝涂层;
S7制备催化剂:将步骤S6中成品浸渍在贵金属溶液中,浸渍5分钟后取出在温度为50度时干燥2-3小时,干燥完毕后在550度下焙烧7-9h,获得成品的催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化,测试结果见表1。
实施例四:
本发明提供了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1新型储氧材料的制备:将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,制备得到沉淀物,将沉淀物经过洗涤、干燥和焙烧后得到新型储氧材料粉体;
S2储氧材料分类:将步骤S1制备得到的新型储氧材料粉体按照质量比为8:75:17的比例分为三份,留作后续使用;
S3制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体:采用无机原料、有机粘结剂,水以及硅烷偶联剂和步骤S2中分量比为8的新型储氧材料粉体为制备原料,将无机原料、硅烷偶联剂和新型储氧材料粉体的混合粉末加入有机粘结剂和水,经过捏合,炼泥,制备得到具有将制备得到具有储氧材料的泥料,将泥料挤制成生坯、烧制、保温得到新型堇青石蜂窝陶瓷载体;
S4新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理:取步骤2中分量比为75的新型储氧材料粉体,加入至硝酸盐溶液中,进行搅拌,并将新型堇青石蜂窝陶瓷载体加入其混合溶液中浸泡6-8小时,取出烘干,制备形成储氧层;
S5制备纳米氧化铝粉浆:将纳米氧化铝粉、步骤S2中分量比为17的新型储氧材料粉体、水、无水乙醇及少量的分散剂和稳定剂按固相体积分数为60%的比例混合,用玛瑙球磨机研磨24小时,超声分散1小时,制得具有储氧材料的纳米氧化铝粉浆料;
S6制备纳米氧化铝涂层:采用真空抽吸法将步骤S5中制得的氧化铝粉浆料涂覆在步骤S4中预处理后的新型堇青石蜂窝陶瓷载体上,再经陈化、干燥及高温焙烧等过程制备得到具有储氧材料的纳米氧化铝涂层;
S7制备催化剂:将步骤S6中成品浸渍在贵金属溶液中,浸渍5分钟后取出在温度为50度时干燥2-3小时,干燥完毕后在550度下焙烧7-9h,获得成品的催化剂。
将所得的催化剂用于汽车尾气净化,测试结果见表1。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1新型储氧材料的制备:将二氧化锆和二氧化铈作为原材料,在室温下对二氧化锆和二氧化铈进行球磨法制备得到氧化铈锆固溶体,对氧化铈锆固溶体内部加人氧化剂过氧化氢和沉淀剂氨水,制备得到沉淀物,将沉淀物经过洗涤、干燥和焙烧后得到新型储氧材料粉体;
S2储氧材料分类:将步骤S1制备得到的新型储氧材料粉体按照质量比为5-10:70-75:15-20的比例分为三份,留作后续使用;
S3制备新型堇青石蜂窝陶瓷载体:采用无机原料、有机粘结剂,水以及硅烷偶联剂和步骤S2中分量比为5-10的新型储氧材料粉体为制备原料,将无机原料、硅烷偶联剂和新型储氧材料粉体的混合粉末加入有机粘结剂和水,经过捏合,炼泥,制备得到具有将制备得到具有储氧材料的泥料,将泥料挤制成生坯、烧制、保温得到新型堇青石蜂窝陶瓷载体;
S4新型堇青石蜂窝陶瓷载体预处理:取步骤2中分量比为70-75的新型储氧材料粉体,加入至硝酸盐溶液中,进行搅拌,并将新型堇青石蜂窝陶瓷载体加入其混合溶液中浸泡6-8小时,取出烘干,制备形成储氧层;
S5制备纳米氧化铝粉浆:将纳米氧化铝粉、步骤S2中分量比为15-20的新型储氧材料粉体、水、无水乙醇及少量的分散剂和稳定剂按固相体积分数为60%的比例混合,用玛瑙球磨机研磨24小时,超声分散1小时,制得具有储氧材料的纳米氧化铝粉浆料;
S6制备纳米氧化铝涂层:采用真空抽吸法将步骤S5中制得的氧化铝粉浆料涂覆在步骤S4中预处理后的新型堇青石蜂窝陶瓷载体上,再经陈化、干燥及高温焙烧等过程制备得到具有储氧材料的纳米氧化铝涂层;
S7制备催化剂:将步骤S6中成品浸渍在贵金属溶液中,浸渍5分钟后取出在温度为50度时干燥2-3小时,干燥完毕后在550度下焙烧7-9h,获得成品的催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中二氧化锆和二氧化铈的质量比为1:1,所述步骤S1中干燥温度为90度时间为6-8小时,其焙烧温度为600度时间为2小时。
3.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中新型储氧材料粉体的总重量为堇青石蜂窝陶瓷载体面积的1.5kg/m2。
4.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤S4中烘干温度为50度时间为2-3小时,所述步骤S3中储氧层的厚度为0.1-0.4mm,所述步骤S4中硝酸盐溶液的浓度为0.3mol/l。
5.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤S6中干燥温度为90度时间为5小时,高温焙烧温度为600度时间为3小时,其纳米氧化铝涂层厚度为0.4mm。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190920 |