CN111530283A - 一种触媒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种触媒及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111530283A
CN111530283A CN202010286785.9A CN202010286785A CN111530283A CN 111530283 A CN111530283 A CN 111530283A CN 202010286785 A CN202010286785 A CN 202010286785A CN 111530283 A CN111530283 A CN 111530283A
Authority
CN
China
Prior art keywords
noble metal
metal layer
oxygen storage
storage material
molecular sieve
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.)
Granted
Application number
CN202010286785.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111530283B (zh
Inventor
祝清超
李建统
代东辉
黄江予
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangmen Dachangjiang Group Co Ltd
Original Assignee
Jiangmen Dachangjiang Group Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangmen Dachangjiang Group Co Ltd filed Critical Jiangmen Dachangjiang Group Co Ltd
Priority to CN202010286785.9A priority Critical patent/CN111530283B/zh
Publication of CN111530283A publication Critical patent/CN111530283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111530283B publication Critical patent/CN111530283B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B01J20/08Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16Alumino-silicates
    • B01J20/18Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B01J20/186Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/74Noble metals
    • B01J29/7415Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/20After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements in the catalyst composition comprising the molecular sieve, but not specially in or on the molecular sieve itself
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明属于催化剂领域,公开了一种触媒,所述触媒含改性氧化铝和/或改性β分子筛;改性β分子筛为用Ag、Fe、Pt或Rh中的至少一种改性的β分子筛;改性β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为(150‑200):1。具体的,一种触媒,从下往上依次包括基体、第二载体层、第三贵金属层、第二贵金属层;第二载体层包括储氧材料和改性β分子筛;第三贵金属层含有储氧材料、铂和/或铑、改性β分子筛,铂或铑负载在改性β分子筛中;第二贵金属层含有储氧材料、铂和铑、改性氧化铝,铂负载于储氧材料中,铑同时负载于储氧材料和改性氧化铝中。该触媒具有长久的HC净化性能,满足欧Ⅴ排放标准,特别适合摩托车尾气净化处理。

Description

一种触媒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于催化剂领域,特别涉及一种触媒及其制备方法和应用。
背景技术
目前,国内的摩托车尾气排放需要满足国Ⅳ排放标准,2020年1月1日欧洲开始实施欧Ⅴ排放标准法规。相对于之前的摩托车欧Ⅳ排放标准,欧Ⅴ排放标准中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)三种污染物的排放限值分别是欧Ⅳ排放限值的87.7%、26.3%、85.7%,其中HC的下降幅度最大,通过前期的试验研究发现,现在技术中的触媒处理尾气虽然刚开始可达到欧Ⅴ排放标准中HC净化要求,但无法持久净化HC,不能直接满足欧Ⅴ排放标准的要求。因此,触媒技术急需升级,要求触媒对机动车尾气,例如摩托车尾气,具有高的HC净化性能,特别是对HC具有持久的HC净化性能。另外,在对HC进行净化处理时,常常需要配合使用HC吸附剂,例如沸石,但现有技术中沸石对HC的吸附性能不佳,进而导致无法达到长久的HC净化要求。现有技术中用于处理机动车尾气的触媒常常使用价格昂贵的钯,成本高。
因此,希望提供一种能处理机动车尾气的新的触媒,该触媒不仅不使用钯,而且对尾气中的HC具有长久的净化性能,满足欧Ⅴ排放标准。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明目的之一在于提供一种碳氢化合物(HC)吸附材料,本发明的目的之二在于提供一种含所述碳氢化合物(HC)吸附材料的触媒。将所述碳氢化合物(HC)吸附材料应用在触媒中,使得所述触媒对机动车尾气(特别是摩托车尾气)具有很好的净化性能,特别是对HC具有长久的净化性能,满足欧Ⅴ排放标准。
一种碳氢化合物吸附材料,包括改性氧化铝和/或改性β分子筛(β分子筛也称为β沸石);所述改性氧化铝为用稀土金属、碱土金属或锆中的至少一种改性的氧化铝;所述改性β分子筛为用Ag、Fe、Pt或Rh中的至少一种改性的β分子筛;所述改性β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为(150-200):1。
优选的,用于改性氧化铝的稀土金属选自铈、钪、钇、镧、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中的至少一种;用于改性氧化铝的碱土金属选自钙、钡或锶中的至少一种。
优选的,所述改性氧化铝选自La4Al96、Ce8.5Al91.5或Ce5Zr5Al90中的至少一种。
优选的,所述改性氧化铝的比表面积为120-160m2/g。
优选的,所述改性氧化铝在1000℃下保持5小时后,所述改性氧化铝的劣化率<15%,孔容的劣化率<5%。
优选的,所述改性β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为(150-200):1;进一步优选的,所述改性β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1、180:1或200:1中的任意一种。
优选的,所述改性β分子筛选自Ag-β分子筛、Fe-β分子筛Ag/Fe-β分子筛、Pt-β分子筛、Rh-β分子筛、Pt/Rh-β分子筛。
优选的,所述改性β分子筛中,改性用的金属的质量占比小于5%;进一步优选的,所述改性β分子筛中,改性用的金属的质量占比为0.1-5%。
一种改性β分子筛的制备方法,包括以下步骤:
将Ag、Fe、Pt或Rh中的至少一种金属的盐、β分子筛和水混合,干燥,焙烧,制得改性β分子筛。
优选的,所述Ag、Fe、Pt或Rh中的至少一种金属的盐、β分子筛的质量比为(3-9):(81-97)。
优选的,所述Ag、Fe、Pt或Rh中的至少一种金属的盐与水的质量比为(1-10):(70-110)。
优选的,所述干燥是在110-130℃下保持1.5-2.5小时。
优选的,所述焙烧是在450-550℃下保持0.8-1.5小时。
一种触媒,所述触媒含有本发明所述碳氢化合物吸附材料,所述碳氢化合物吸附材料包括改性氧化铝和改性β分子筛。
具体的,一种触媒,所述触媒包括后级部分,所述后级部分从下往上依次包括基体、第二载体层、第三贵金属层、第二贵金属层(所述基体、第二载体层、第三贵金属层、第二贵金属层构成后级部分);
所述第二载体层包括储氧材料和改性β分子筛;
所述第三贵金属层含有储氧材料、铂和/或铑、改性β分子筛,铂或铑负载在所述改性β分子筛中;
所述第二贵金属层含有储氧材料、铂(Pt)和铑(Rh)、改性氧化铝,铂负载于储氧材料中,铑同时负载于储氧材料和改性氧化铝中。
优选的,所述基体为金属基体;进一步优选的,所述金属基体为铁的合金,例如铁与镍、铝的合金。
优选的,所述金属基体为金属蜂窝基体。
优选的,所述储氧材料是采用稀土金属(例如钪、钇、镧、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中的至少一种)改性的二氧化铈-氧化锆或铈。
优选的,所述第二载体层包括的储氧材料为储氧材料a,按质量分数计,所述储氧材料a中铈的含量为40-100%。
优选的,所述第三贵金属层包括的储氧材料为储氧材料a,按质量分数计,所述储氧材料a中铈的含量为40-100%。
优选的,所述第二贵金属层中负载铂的储氧材料为储氧材料b,按质量分数计,所述储氧材料b中铈的含量为60-100%。
优选的,所述第二贵金属层中负载铑的储氧材料为储氧材料c,按质量分数计,所述储氧材料c中铈的含量为0-20%。
进一步优选的,所述储氧材料a选自Ce40Zr50-稀土、Ce60Zr30-稀土、Ce80Zr20-稀土、Ce90Zr5-稀土或铈中的至少一种。
进一步优选的,所述储氧材料b选自Ce60Zr30-稀土、Ce80Zr10-稀土、Ce90Zr5-稀土或铈中的至少一种。
进一步优选的,所述储氧材料c选自Ce20Zr70-稀土、Ce10Zr80-稀土、Ce5Zr85-稀土、Ce0Zr90-稀土。
优选的,所述第二贵金属层和第三贵金属层中还含有贵金属固定剂;所述贵金属固定剂包括醇和/或碱性物质。
优选的,所述醇选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇或丙三醇中的至少一种。
优选的,所述碱性物质选自甲醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、尿素、氨水或四乙基氢氧化铵中的至少一种;
优选的,所述第二载体层中,按质量分数计,所述改性β分子筛的含量为80-99%。
优选的,所述第三贵金属层中,按质量分数计,所述改性β分子筛的含量为80-99%。
优选的,所述第二贵金属层中,按质量分数计,所述改性氧化铝的含量为15-35%。
优选的,按质量分数计,所述第二贵金属层中的贵金属占所述触媒中总的贵金属的90-95%。
优选的,按质量分数计,所述第三贵金属层中的贵金属占所述触媒中总的贵金属的5-10%。
优选的,所述触媒中,按质量分数计,铂和铑的质量比为1-10:1。由于铂比铑单价便宜,铂比重大的目的主要是提高触媒的性价比。
优选的,所述触媒中,所述铂和铑的含量为25-60g/ft3(即,当所述触媒的体积为1ft3,则所述触媒含铂和铑的质量为25-60g);进一步优选的,所述触媒中,所述铂和铑的含量为40-50g/ft3
优选的,所述触媒中,第二载体层的厚度为80-100g/L(80-100g/L表示的意思是在每1L的金属基体上第二载体层的重量为80-100g)、第三贵金属层的厚度为80-100g/L(80-100g/L表示的意思是在每1L的金属基体上第三贵金属层的重量为80-100g)、第二贵金属层的厚度为80-120g/L(80-120g/L表示的意思是在每1L的金属基体上第二贵金属层的重量为80-100g)。
优选的,所述触媒还包括前级部分(所述触媒在处理机动车尾气过程中,尾气先经过触媒的前级部分,然后经过触媒的后级部分),所述前级部分从下往上依次包括基体、第一载体层、第一贵金属层、第二贵金属层;
所述第一载体层包括储氧材料和改性氧化铝;
所述第一贵金属层含有储氧材料、铂和/或铑、改性氧化铝,铂或铑负载在改性氧化铝中;
所述第二贵金属层含有储氧材料、铂和铑、改性氧化铝,铂负载于储氧材料中,铑同时负载于储氧材料和改性氧化铝中。
优选的,所述第一载体层中的储氧材料为储氧材料a。
优选的,所述第三贵金属层包括的储氧材料为储氧材料a,按质量分数计,所述储氧材料a中铈的含量为40-100%。
优选的,所述第一载体层中,按质量分数计,所述改性氧化铝的含量为80-99%。
优选的,所述第一贵金属层中,按质量分数计,所述改性氧化铝的含量为80-99%。
优选的,所述触媒中,所述铂和铑的含量为25-60g/ft3(即,当所述触媒的体积为1ft3,则所述触媒含铂和铑的质量为25-60g);进一步优选的,所述触媒中,所述铂和铑的含量为40-50g/ft3
优选的,按质量分数计,前级部分和后级部分的所述第二贵金属层中的贵金属占所述触媒中总的贵金属的90-95%。
优选的,按质量分数计,所述第一贵金属层和所述第三贵金属层中的贵金属占所述触媒中总的贵金属的5-10%。
优选的,所述触媒中,第一载体层的厚度为80-100g/L、第一贵金属层的厚度为80-100g/L、后级部分的第二贵金属层的厚度为80-120g/L。
优选的,所述前级部分与后级部分的距离可为0-900mm。
优选的,所述触媒还含有粘接剂。
优选的,所述粘接剂选自氧化铝、硅溶胶或铝溶胶中的至少一种。
第一载体层和第二载体层不含贵金属,具体功能是用于吸附机动车辆冷启动阶段的HC和填充基体的边角或死角。
第一载体层、第二载体层、第一贵金属层和第三贵金属层的储氧材料不含贵金属,因此选择铈含量较高的储氧材料a,主要作用是提高涂层的储氧量;第二贵金属层的贵金属含量相对较高,因此选择铈含量较高的储氧材料b负载贵金属铂,以保证铂的高氧化性能,而采用铈含量较低的储氧材料c来负载贵金属铑,以保证铑的高还原性能,以进一步提高整个涂层的耐久性能。
本发明的第二贵金属层中的贵金属铂负载在储氧材料中,目的是铂和储氧材料中的铈可以形成稳定的Pt-O-Ce化学键,有利于稳定贵金属铂,而其负载在氧化铝上则容易聚集而失活;铑一部分负载于储氧材料上是为了提高触媒的储氧性能和还原性能,另一部分负载在改性的氧化铝中是为了提高铑的分散性能同时提高表面涂层的透气性能,从而提高其他层的HC吸附性能,达到提高触媒整体性能。
一种触媒的制备方法,包括以下步骤:
所述触媒包括后级部分,后级部分的制备如下:
(1)第二载体层的制备:将储氧材料、改性β分子筛、粘接剂在水中混合,然后研磨、涂覆于基体上、干燥、焙烧,在基体上形成第二载体层;
(2)第三贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性β分子筛和水混合均匀后,加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨、涂覆于第二载体层上、干燥、焙烧,在第二载体层上形成第三贵金属层;
(3)第二贵金属层的制备:将贵金属铂溶液、储氧材料和水混合均匀,得混合物A,然后将贵金属铑溶液、储氧材料、改性氧化铝混合均匀,得混合物B,然后将混合物A、混合物B和粘接剂混合,得混合物C,研磨、涂覆于第三贵金属层上、干燥、焙烧,在第三贵金属层上形成第二贵金属层,即得到所述触媒。
优选的,所述水为去离子水。
优选的,步骤(1)中水的量是储氧材料和改性β分子筛总质量的0.9-1.5倍。
优选的,步骤(1)中改性β分子筛的质量是储氧材料的3-5倍。
优选的,步骤(2)中所述贵金属溶液是将贵金属的盐配成溶液。
优选的,步骤(2)中加入贵金属溶液的同时还加入贵金属固定剂;步骤(2)中贵金属固定剂的质量为贵金属溶液质量的1.5-2倍。
优选的,步骤(2)中所述贵金属溶液选自铂和/或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐和有机盐溶液中的一种或几种。
优选的,步骤(2)中水的质量为改性β分子筛的1.2-2.5倍;进一步优选的,步骤(2)中水的质量为改性β分子筛的1.2-1.5倍。
优选的,步骤(2)中粘接剂的量为步骤(2)中贵金属溶液、改性β分子筛、贵金属固定剂和储氧材料总质量的5-10%。
优选的,步骤(2)中贵金属溶液、改性β分子筛和储氧材料的质量比为(4.71-8.48):(82.38-85.75):(9.15-9.52)。
优选的,步骤(3)中制备混合物A的过程中,所述贵金属铂溶液与储氧材料的质量比为(1.62-1.78):(98.22-98.38)。
优选的,步骤(3)中制备混合物B的过程中,所述贵金属铂溶液、储氧材料、改性氧化铝的质量比为(1.06-1.19):(49.41-49.47):(49.41-49.47)。
优选的,步骤(3)中所述贵金属铂溶液是将贵金属铂的盐配成溶液;所述贵金属铑溶液是将贵金属铑的盐配成溶液。
优选的,步骤(3)中水的质量为储氧材料的0.5-1倍;进一步优选的,步骤(3)中水的质量为储氧材料的0.6-0.8倍。
优选的,步骤(3)中加入贵金属铂溶液的同时还加入贵金属固定剂;贵金属固定剂的质量为贵金属铂溶液的质量的1.5-2倍;步骤(3)中加入贵金属铑溶液的同时还加入贵金属固定剂,贵金属固定剂的质量为贵金属铑溶液的质量的1.5-2倍。
优选的,步骤(3)中所述贵金属铂溶液或贵金属铑溶液选自铂或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐或有机盐溶液中的至少一种;
优选的,所述贵金属溶液浓度,按质量分数计,为10-30%。
具体的,一种触媒的制备方法,包括以下步骤:
所述触媒包括后级部分,后级部分的制备如下:
(1)第二载体层的制备:将储氧材料和改性β分子筛混合加入水中,然后加入储氧材料、改性β分子筛和水总重量5-10%的粘接剂,球磨10-15min,得到浆液;将浆液涂覆至金属蜂窝状的基体上,然后在80-150℃烘箱中干燥1-2小时,再在空气氛围下,150-550℃焙烧1-2小时,在基体上形成第一载体层;
(2)第三贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性β分子筛和水混合均匀,然后加入贵金属固定剂混合,再加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨10-15min、涂覆于第二载体层上、在80-150℃下干燥1-2小时,再在空气氛围下,50-550℃焙烧1-2小时,在第二载体层上形成第三贵金属层;
(3)第二贵金属层的制备:将贵金属铂溶液、储氧材料和水混合均匀,得混合物A,然后将贵金属铑溶液、储氧材料、改性氧化铝和水混合均匀,得混合物B,然后将混合物A、混合物B和粘接剂混合,得混合物C,研磨、涂覆于第三贵金属层上,在80-150℃下干燥1-2小时,再在空气氛围下,450-550℃焙烧1-2小时,在第三贵金属层上形成第二贵金属层,即得到所述触媒;所述贵金属铂溶液是将贵金属铂的盐配成溶液;所述贵金属铑溶液是将贵金属铑的盐配成溶液。
优选的,步骤(2)中加入贵金属溶液的同时还加入贵金属固定剂。
优选的,步骤(2)中所述贵金属溶液选自铂和/或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐和有机盐溶液中的一种或几种;
优选的,步骤(3)中加入贵金属铂溶液的同时还加入贵金属固定剂;步骤(3)中加入贵金属铑溶液的同时还加入贵金属固定剂。
优选的,步骤(3)中所述贵金属铂溶液或贵金属铑溶液选自铂或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐或有机盐溶液中的至少一种;
进一步优选的,一种触媒的制备方法,包括以下步骤:
所述触媒包括后级部分,后级部分的制备如下:
(1)第二载体层的制备:将储氧材料、改性β分子筛、粘接剂在水中混合,然后研磨、涂覆于基体上、干燥、焙烧,在基体上形成第二载体层;
(2)第三贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性β分子筛和水混合均匀后,加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨、涂覆于第二载体层上、干燥、焙烧,在第二载体层上形成第三贵金属层;
(3)第二贵金属层的制备:将贵金属铂溶液、储氧材料和水混合均匀,得混合物A,然后将贵金属铑溶液、储氧材料、改性氧化铝混合均匀,得混合物B,然后将混合物A、混合物B和粘接剂混合,得混合物C,研磨、涂覆于第三贵金属层上、干燥、焙烧,在第三贵金属层上形成第二贵金属层;
所述触媒还包括前级部分的制备,前级部分制备如下:
(4)第一载体层的制备:将储氧材料、改性氧化铝、粘接剂在水中混合,然后研磨、涂覆于基体上、干燥、焙烧,在基体上形成第一载体层;
(5)第一贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性氧化铝和水混合均匀,然后加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨、涂覆于第一载体层上、干燥、焙烧,在第一载体层上形成第一贵金属层;
(6)第二贵金属层的制备:与步骤(3)相同,得混合物C,研磨、在第一贵金属层上形成第二贵金属层,即得到所述触媒。
优选的,步骤(4)中粘接剂的质量为储氧材料、改性氧化铝和水总质量的5-10%。
优选的,步骤(4)中水的质量为储氧材料和改性氧化铝总质量的0.9-1.5倍。
优选的,步骤(4)中改性氧化铝的质量为储氧材料的3-5倍。
优选的,步骤(5)中加入贵金属溶液的同时还加入贵金属固定剂。
优选的,步骤(5)中所述贵金属溶液选自铂和/或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐和有机盐溶液中的一种或几种;
优选的,步骤(6)中加入贵金属铂溶液的同时还加入贵金属固定剂;步骤(3)中加入贵金属铑溶液的同时还加入贵金属固定剂。
优选的,步骤(6)中所述贵金属铂溶液或贵金属铑溶液选自铂或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐或有机盐溶液中的至少一种。
优选的,步骤(5)中加入贵金属溶液的同时加入贵金属固化剂;所述贵金属固化剂的质量为贵金属溶液质量的1.5-2倍。
优选的,步骤(6)中水的质量为储氧材料的0.5-1倍;进一步优选的,步骤(6)中水的质量为储氧材料的0.6-0.8倍。
具体的,进一步优选的,一种触媒的制备方法,包括以下步骤:
所述触媒还包括前级部分的制备,前级部分制备如下:
(4)第一载体层的制备:将储氧材料、改性氧化铝和水中混合,然后加入粘接剂,混合,研磨、涂覆于基体上,80-150℃下干燥1-2小时,450-550℃下焙烧1-2小时,在基体上形成第一载体层;
(5)第一贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性氧化铝和水混合均匀,加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨10-15min、涂覆于第一载体层上,在80-150℃下干燥1-2小时,450-550℃下焙烧1-2小时,在第一载体层上形成第一贵金属层;
(6)第二贵金属层的制备:与步骤(3)相同,得混合物C,研磨、在第一贵金属层上形成第二贵金属层,即得到所述触媒。
当所述贵金属固化剂为醇,则需在加入贵金属固化剂后,在80-90℃下加热0.8-1.2小时。
当所述触媒只含有后级部分,则也能对机动车辆尾气中的HC具有长久净化能力,若所述触媒同时含有前级部分和后级部分,则对HC的长久净化能力可进一步提升。前级部分是指尾气先经过的部分,后级部分是指尾气后经过的部分。
将本发明所述触媒应用于机动车尾气净化处理中。
优选的,所述机动车包括摩托车、汽车。
进一步优选的,所述机动车为摩托车。
一种尾气处理装置,所述尾气处理装置含本发明所述触媒。
一种机动车,所述机动车含本发明所述触媒。
相对于现有技术,本发明的有益效果如下:
(1)本发明在触媒中加入改性β分子筛和改性氧化铝,可提高触媒对HC的吸附能力,特别是第一载体层、第二载体层对HC的吸附能力;Ag/Fe来改性β分子筛提高第一载体层、第二载体层的HC吸附能力,通过少量Pt或者Rh或者Pt-Rh来改性β分子筛来提高第三贵金属层对HC的吸附能力。
(2)所述触媒的第二贵金属层中,贵金属固化剂的使用,将铂固定在高铈含量的储氧材料中,提高铂的稳定性同时,提高触媒快速起燃性能(铂固定在含铈的材料上,形成Pt-O-Ce化学键,提高贵金属铂的利用率,贵金属活性点位更多,触媒起燃的速度更快,冷启动阶段触媒对污染物的净化能力越强),通过贵金属固定剂将铑固定在低铈含量的储氧材料和改性氧化铝材料上来,提高铑的分散性和稳定性。
(3)将所述触媒应用在摩托车尾气处理装置中,可确保冷启动阶段HC能够顺利的被吸附和净化。
(4)本发明所述触媒为分层式触媒,具有长久的HC净化性能,满足欧Ⅴ排放标准。
(5)本发明所述触媒不含钯,性价比更好。
附图说明
图1为实施例1制得的触媒的结构示意图;
图2为实施例2制得的触媒的结构示意图;
图3为实施例1和对比例2制得的触媒的HC净化能力对比图;
图4为实施例1中制得的Ag-β分子筛与传统HC吸附材料对HC脱附能力的对比图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案,现列举以下实施例进行说明。需要指出的是,以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明,均可从常规商业途径得到,或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1:制备含前级部分和后级部分的触媒
一种触媒,结构如图1所示,含有前级部分和后级部分,后级部分从下往上依次包括金属(铁与铝的合金)蜂窝基体100、第二载体层200、第三贵金属层300、第二贵金属层400;前级部分从下往上依次包括金属蜂窝基体100、第一载体层500、第一贵金属层600、第二贵金属层400;前级部分与后级部分的距离可为220mm。
第二载体层200包括Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5,Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为3%;
第三贵金属层300含有铂和Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5,Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为3%,其中铂质量占后级部分中铂总量的6%,铂用丙三醇固定在铂贵金属质量占前级部分的中铂总量的6%上;
第二贵金属层400含有铂和铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和La4Al96中,其中铂的质量占后级部分的铂总质量的94%,铑质量占后级部分的铑总量的100%,铂和铑用丙三醇固定;
第一载体层500包括La4Al96和Ce60Zr30Y5La5,La4Al96与Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1;
第一贵金属层600含有铂和La4Al96和Ce60Zr30Y5La5,La4Al96与Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,其中铂贵金属质量占前级部分中铂总量的6%;铂用丙三醇固定在La4Al96材料上;
第二贵金属层400含有铂和铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和La4Al96中,其中铂的质量占前级部分的铂总质量的94%,铑质量占前级部分的铑总量的100%,铂和铑用丙三醇固定。
前级部分中:第一载体层500的厚度为90g/L、第一贵金属层600的厚度为80g/L、第二贵金属层400的厚度为100g/L;后级部分中:第二载体层200的厚度为90g/L、第三贵金属层300的厚度为80g/L、第二贵金属层400的厚度为100g/L;所述前级部分与后级部分的体积比为1:2.44;
该实施例制得的触媒贵金属(铂和铑)总含量为40g/ft3,贵金属中的铂与铑的质量比为2:1。
上述触媒的制备方法,包括前级部分的制备和后级部分的制备:
后级部分的制备包括以下步骤:
(1)将83.7g Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为3%),具体的,Ag-β分子筛的制备过程:将4.72g的硝酸银加入90g去离子水,然后添加81.19g的β分子筛,120℃烘箱中干燥2小时,然后在空气中500℃焙烧1小时得到Ag-β分子筛)和9.3g Ce60Zr30Y5La5添加到球磨罐中,然后将粘接剂氧化铝7g添加到球磨罐中,加100g水进行球磨10min,制成浆料J0,准备金属蜂窝基体,基体规格为:孔目数300cell/in2,外型尺寸Φ53mm(直径)×90(芯长),体积0.183L。将浆料涂覆在基体上,然后在120℃烘箱中干燥2小时,再在空气中500℃焙烧1小时,在金属蜂窝基体上形成第二载体层;
(2)在硝酸铂溶液0.2825g(质量浓度为25%)中添加去离子水108.81g混合均匀后添加83.7g Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为3%),混合均匀后得到浆料J1;然后添加贵金属固定剂丙三醇0.05g,加热至80℃搅拌1h后,加入9.3g Ce60Zr30Y5La5和7g氧化铝粘接剂,球磨10min,制成浆料J2,将浆料J2涂至步骤(1)制得的第二载体层上,在120℃烘箱中干燥2小时,然后在空气中500℃焙烧1小时,在第二载体层上形成第三贵金属层;
(3)在硝酸铂溶液3.5410g(质量浓度为25%)中添加去离子水37.1g混合均匀后添加53g Ce80Zr10La5Pr5,混合均匀后得到浆料J3;然后丙三醇0.63g,加热至80℃搅拌1h,制得混合物A,然后将硝酸铑溶液4.7088g(质量浓度为10%)添加去离子水40g混合均匀后,添加20g Ce10Zr80La5Pr5和20g La4Al96混合均匀后得到浆料J4,然后丙三醇0.05g,将加热至80℃搅拌1h,制得混合物B;然后将混合物A和混合物B混合均匀后加入7g氧化铝粘接剂,球磨15min,涂覆至步骤(2)制得的第三贵金属层上,在150℃烘箱中干燥2小时,然后在空气中500℃焙烧1小时,在第三贵金属层上形成第二贵金属层,即得到后级部分;
所述前级部分的制备包括以下步骤:
(4)将83.7g La4Al96和9.3g Ce60Zr30Y5La5添加到球磨罐中,然后将粘接剂氧化铝7g添加到球磨罐中,加100g水进行球磨10min,制成浆料L1,准备金属蜂窝基体,基体规格为:孔目数200cell/in2,外型尺寸Φ42mm(直径)×60(芯长),体积0.075L。将浆料L1涂覆在基体上,在120℃烘箱中干燥2小时,再在空气中500℃焙烧1小时,在基体上形成第一载体层;
(5)在硝酸铂溶液0.2825g(质量浓度为25%)中添加去离子水108.81g混合均匀后添加83.7g La4Al96,混合均匀后得到浆料L2;然后添加丙三醇0.05g,将浆料L2加热至80℃搅拌1h后,加入9.3g Ce60Zr30Y5La5和7g氧化铝粘接剂,球磨10min,制成浆料L3,将浆料L3涂至第一载体层上,在120℃烘箱中干燥2小时,再在空气中500℃焙烧1小时,在第一载体层上形成第一贵金属层;
(6)按步骤(3)同样的方法制得混合物A和混合物B,然后将混合物A和混合物B混合均匀后加入7g氧化铝粘接剂,球磨15min,涂覆至步骤(5)制得的第一贵金属层上,在150℃烘箱中干燥2小时,然后在空气中500℃焙烧1小时,在第一贵金属层上形成第二贵金属层,即得到前级部分,前级部分与后级部分制备完成,即制得触媒。
实施例2
与实施例1相比,实施例2的不同之处仅在于,实施例2中制得的触媒只含有后级部分,制得的触媒结构示意图如图2所示,从下往上依次包括金属蜂窝基体100、第二载体层200、第三贵金属层300、第二贵金属层400。
实施例3
与实施例1相比,实施例3的不同之处仅在于,实施例3中制得的触媒只含有后级部分,且后级部分的金属蜂窝基体规格为孔目数300cell/in2,外型尺寸Φ63mm(直径)×90(芯长),体积0.263L。
实施例4
与实施例1相比,实施例4的不同之处仅在于,将实施例1中的La4Al96用Ce8.5Al91.5替代;Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为3%)用Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为4%)替代。
实施例5
与实施例1相比,实施例5的不同之处仅在于,将触媒后级部分的第二载体层和第三贵金属层的Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为3%)用Fe-β分子筛(Fe改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为180:1,Fe在改性β分子筛中的质量比为3%)。
实施例6
与实施例4相比,实施例6与实施例4的区别在于,将实施例4中的前级部分的第一贵金属层、第二贵金属层和后级部分的第三贵金属层、第二贵金属层的贵金属分配、贵金属固定剂以及固定剂的添加量做以下变更:
前级部分的第一贵金属层包括铑、Ce8.5Al91.5和Ce60Zr30Y5La5,Ce8.5Al91.5和Ce60Zr30Y5La5,其中铑的质量占前级部分铑总量的5%,铑用四乙基氢氧化铵固定在Ce8.5Al91.5上,四乙基氢氧化铵的添加量为铑的2倍。
前级部分的第二贵金属层的铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和Ce8.5Al91.5中,其中铂的质量占前级部分铂总量的100%,铑的质量占前级部分铑总量的95%,铂和铑都用四乙基氢氧化铵固定,四乙基氢氧化铵的添加量分别为铂、铑的2倍。
后级部分的第三贵金属层包括铑、Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为4%)和Ce60Zr30Y5La5,Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,其中铑的质量占后级部分铑总量的5%,铑用四乙基氢氧化铵固定在Ag-β分子筛上。
后级部分的第二贵金属层包括铂和铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和Ce8.5Al91.5中,其中铂的质量占后级部分铂总量的100%,铑的质量占后级部分铑总量的95%,铂和铑用四乙基氢氧化铵固定,四乙基氢氧化铵的添加量分别为铂、铑的2倍。
实施例7
实施例7与实施例6的不同之处在于,将实施例6制得的触媒的前级部分的第一贵金属层、第二贵金属层和后级第三贵金属层、第二贵金属层的贵金属分配做以下变更:
前级部分的第一贵金属层包括铂、铑、Ce8.5Al91.5和Ce60Zr30Y5La5,Ce8.5Al91.5和Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,其中铂和铑的质量分别占前级部分铂和铑总量的9%,铂和铑用四乙基氢氧化铵固定在Ce8.5Al91.5上,四乙基氢氧化铵的添加量为铂和铑的2倍。
前级部分的第二贵金属层的贵金属包括铂、铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和Ce8.5Al91.5中,其中铂的质量占前级部分铂总量的91%,铑的质量占前级部分铑总量的91%,铂、铑分别用四乙基氢氧化铵固定,四乙基氢氧化铵的添加量分别为铂、铑的2倍质量。
后级部分的第三贵金属层包括铂、铑、Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为4%)和Ce60Zr30Y5La5,Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,其中铂和铑的质量分别占整后级部分铂和铑总量的9%,铂和铑用四乙基氢氧化铵固定在Ag-β分子筛上。
前级部分的第二贵金属层的贵金属包括铂、铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和Ce8.5Al91.5中,其中铂的质量占前级部分铂总量的91%,铑的质量占前级部分铑总量的91%,铂、铑分别用四乙基氢氧化铵固定,四乙基氢氧化铵的添加量分别为铂、铑的2倍质量。
实施例8
实施例8与实施例6的不同之处在于,将实施例6制得的触媒的前级部分的第一贵金属层、第二贵金属层和后级部分的第三贵金属层、第二贵金属层的贵金属分配、贵金属固定剂以及贵金属固定剂添加量做以下变更:
前级部分的第一贵金属层包括铑、Ce8.5Al91.5和Ce60Zr30Y5La5,Ce8.5Al91.5和Ce60Zr30Y5La的质量比为9:1,其中铑的质量占前级部分铑总量的5%,铑用四乙基氢氧化铵固定在Ce8.5Al91.5上,四乙基氢氧化铵的添加质量为铑的2倍。
前级部分的第二贵金属层包括铂和铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和Ce8.5Al91.5中,其中铂的质量占前级部分铂总量的100%,铑的质量占前级部分铑总量的95%,铂和铑用四乙基氢氧化铵固定,四乙基氢氧化铵的添加量分别为铂、铑贵质量的2倍。
后级部分的第三贵金属层包括铂、Ag-β分子筛(Ag改性的β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为150:1,Ag在改性β分子筛中的质量比为4%)和Ce60Zr30Y5La5,Ag-β分子筛和Ce60Zr30Y5La5的质量比为9:1,其中铂的质量占后级部分铂总量的6%,铂用丙三醇固定在Ag-β分子筛上。
后级部分的第二贵金属层包括铂和铑,铂负载于Ce80Zr10La5Y5中,铑负载于Ce10Zr80La5Y5和Ce8.5Al91.5中,其中铂的质量占后级部分铂总量的94%,铑的质量占后级部分铑总量的100%,铂和铑用丙三醇固定。
实施例9
与实施例1相比,实施例9的不同之处仅在于,将实施例1前级部分的第一载体层的Ce60Zr30Y5La5变更为Ce90Zr5La5,将前级部分的第一金属层的Ce60Zr30Y5La5变更为Ce90Zr5La5,将前级部分的第二金属层的Ce80Zr10La5Y5变更为铈,Ce10Zr80La5Y5变更为Zr90La5Y5;将后级部分的第二载体层的Ce60Zr30Y5La5变更为Ce90Zr5La5,将后级部分的第一金属层的Ce60Zr30Y5La5变更为Ce90Zr5La5,将后级部分的第二金属层的Ce80Zr10La5Y5变更为铈,Ce10Zr80La5Y5变更为Ce5Zr85La5Y5
实施例10
与实施例1相比,实施例10的不同之处仅在于,在实施例1的基础上,变更各层的厚度,具体变更如下:
第一载体层的厚度由90g/L变更为100g/L,第一贵金属层的厚度由80g/L变更为100g/L,第二贵金属层的厚度由100g/L变更为120g/L,第二载体层的厚度由90g/L变更为100g/L,第三贵金属层的厚度由80g/L变更为100g/L,第二贵金属层的厚度由100g/L变更为120g/L;
该实施例制得的触媒贵金属(铂和铑)总含量为47.06g/ft3,贵金属中的铂与铑的质量比为2:1。
实施例11
与实施例1相比,实施例11的不同之处仅在于,在实施例1的基础上,变更浆料中贵金属的浓度,具体变更如下:
第一贵金属层的浆料中贵金属的质量浓度由0.0706%变更为0.05%,第二贵金属层的浆料中贵金属的质量浓度由1.3262%(贵金属Pt/Rh为1.88)变更为0.90%(贵金属Pt/Rh为2.83),第三贵金属层的浆料中贵金属的质量浓度由0.0706%变更为0.05%、第二贵金属层的浆料中贵金属的质量浓度由1.3262%变更为0.90%;
其中,该实施例制得的触媒中贵金属(铂和铑)总含量为26.61g/ft3,贵金属Pt/Rh质量比为3:1。
对比例1
对比例1制的触媒是在实施例1的基体上,按照专利CN1415411A的记载制得的铂铑触媒。
对比例2
对比例2制的触媒是在实施例1的基体上,按照专利CN107269350A的记载制得的铂铑触媒。
对比例3
与实施例1相比,对比例3中制得的触媒不含第一层载体层、第一贵金属层和第三贵金属层,其余层和基体保持不变。
对比例4
对比例4制的触媒是在实施例1的基体上,按照专利CN1925904A的记载制得的铂铑触媒。
产品效果测试
1.台架耐久试验
将实施例1-11和对比例1-4制得的触媒分别安装在2.2L的发动机台架上进行台架老化,老化条件(老化条件参照标准HJ T331-2006中“快速老化试验循环A”,根据摩托车特点进行微调整,其中老化时间20h相当于摩托车里程2万公里(原文中160h快速老化对应汽车16万公里),老化空速为80000h-1更贴近摩托车在实际耐久过程中的空速。)如下表1所示:
表1:
Figure BDA0002448838960000171
Figure BDA0002448838960000181
2.摩托车尾气净化试验
分别将未经老化的实施例1-11和对比例1-4制得的触媒,和经过上述老化后的触媒安装在某250mL排量骑式摩托车中,测试触媒对摩托车尾气净化性能,结果如表2所示(HC表示碳氢化合物,NMHC表示非甲烷总烃)。
表2:
Figure BDA0002448838960000182
Figure BDA0002448838960000191
从表2可以看出,实施例1-11制得的触媒相对于对比例1-4制得的触媒具有持久的HC净化性能,特别是经过老化后,本发明实施例1-11制得的触媒依然具有良好的HC净化性能,满足欧Ⅴ排放标准。从实施例2-3和实施例1、4-11的数据可以看出,本发明制备的触媒含有前级部分和后级部分时,对HC的净化性能更好,更持久。
分别将未经老化的实施例1和对比例1制得的触媒,和经过上述老化后的触媒安装在某110mL排量弯梁摩托车和125mL踏板摩托车中,测试触媒对摩托车尾气净化性能,结果如表3所示。
Figure BDA0002448838960000192
从表3可以看出,实施例1制得的触媒相对于对比例1制得的触媒具有持久的HC净化性能,特别是经过老化后,本发明实施例1制得的触媒依然具有良好的HC净化性能,对HC的净化性能更好,更持久。
3.实时监测实施例1和对比例2制得的触媒处理摩托车尾气的排放量,结果如图3所示,图3为实施例1和对比例2制得的触媒的HC净化能力对比图,图3中的纵坐标为HC的排放值(单位:ppm)和车速(单位:km/h),横坐标为时间(单位:s),从图3中可以看出,本发明实施例1制得的触媒对摩托车尾气中的HC具有更好的净化性能,特别是在冷启动阶段、高速和超高速阶段(冷启动阶段为0-200s,高速阶段为200-300s和600-700s,超高速阶段为800-1200s),对HC的净化性能更好。
4.实施例1中制得的Ag-β分子筛与传统HC吸附材料(未经Ag、Fe、Pt或Rh改性的β分子筛)对HC脱附能力的对比图。
图4为实施例1中制得的Ag-β分子筛与传统HC吸附材料对HC脱附能力的对比图,图4中的纵坐标“HC desorption intensity”表示对HC的脱附强度(单位:mV,用电压信号强度表示对HC的脱附强度),横坐标表示温度(单位:℃),从图4中可以看出,实施例1中制得的Ag-β分子筛相对传统HC吸附材料而言,Ag-β分子筛对HC的脱附强度更大,即表示Ag-β分子筛对HC的脱附量更大,从而证明Ag-β分子筛对HC吸附量更大,对HC的吸附能力更强。

Claims (18)

1.一种碳氢化合物吸附材料,其特征在于,包括改性氧化铝和/或改性β分子筛;所述改性氧化铝为用稀土金属、碱土金属或锆中的至少一种改性的氧化铝;所述改性β分子筛为用Ag、Fe、Pt或Rh中的至少一种改性的β分子筛;所述改性β分子筛中SiO2与Al2O3的摩尔比为(150-200):1。
2.根据权利要求1所述的碳氢化合物吸附材料,其特征在于,所述稀土金属选自铈、钪、钇、镧、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中的至少一种;所述碱土金属选自钙、钡或锶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的碳氢化合物吸附材料,其特征在于,所述改性β分子筛选自Ag-β分子筛、Fe-β分子筛、Ag/Fe-β分子筛、Pt-β分子筛、Rh-β分子筛或Pt/Rh-β分子筛中的至少一种。
4.一种触媒,其特征在于,所述触媒含权利要求1-3中任一项所述的碳氢化合物吸附材料。
5.根据权利要求4所述的触媒,其特征在于,所述触媒中的碳氢化合物吸附材料包括改性氧化铝和改性β分子筛;以及,所述触媒包括后级部分,所述后级部分从下往上依次包括基体、第二载体层、第三贵金属层、第二贵金属层;
所述第二载体层包括储氧材料和改性β分子筛;
所述第三贵金属层含有储氧材料、铂和/或铑、改性β分子筛,铂或铑负载在所述改性β分子筛中;
所述第二贵金属层含有储氧材料、铂和铑、改性氧化铝,铂负载于储氧材料中,铑同时负载于储氧材料和改性氧化铝中。
6.根据权利要求5所述的触媒,其特征在于,所述储氧材料是采用稀土金属改性的二氧化铈-氧化锆或铈。
7.根据权利要求6所述的触媒,其特征在于,所述第二载体层和第三贵金属层包括的储氧材料为储氧材料a,按质量分数计,所述储氧材料a中铈的含量为40-100%;所述第二贵金属层中负载铂的储氧材料为储氧材料b,按质量分数计,所述储氧材料b中铈的含量为60-100%;所述第二贵金属层中负载铑的储氧材料为储氧材料c,按质量分数计,所述储氧材料c中铈的含量为0-20%。
8.根据权利要求5所述的触媒,其特征在于,所述第二贵金属层和/或第三贵金属层中还含有贵金属固定剂;所述贵金属固定剂为醇和/或碱性物质。
9.根据权利要求5所述的触媒,其特征在于,按质量分数计,所述第二贵金属层中的贵金属占所述触媒中总的贵金属的90-95%。
10.根据权利要求5所述的触媒,其特征在于,所述触媒中,所述铂和铑的含量为25-60g/ft3
11.根据权利要求5所述的触媒,其特征在于,所述触媒中的碳氢化合物吸附材料包括改性氧化铝和改性β分子筛;以及,所述触媒包括后级部分和前级部分,所述前级部分从下往上依次包括基体、第一载体层、第一贵金属层、第二贵金属层;
所述第一载体层包括储氧材料和改性氧化铝;
所述第一贵金属层含有储氧材料、铂和/或铑、改性氧化铝,铂或铑负载在改性氧化铝中;
所述第二贵金属层含有储氧材料、铂和铑、改性氧化铝,铂负载于储氧材料中,铑同时负载于储氧材料和改性氧化铝中。
12.根据权利要求5或11所述的触媒,其特征在于,所述触媒还含有粘接剂。
13.一种触媒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
所述触媒包括后级部分,后级部分的制备如下:
(1)第二载体层的制备:将储氧材料、改性β分子筛、粘接剂在水中混合,然后研磨、涂覆于基体上、干燥、焙烧,在基体上形成第二载体层;
(2)第三贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性β分子筛和水混合均匀后,加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨、涂覆于第二载体层上、干燥、焙烧,在第二载体层上形成第三贵金属层;
(3)第二贵金属层的制备:将贵金属铂溶液、储氧材料和水混合均匀,得混合物A,然后将贵金属铑溶液、储氧材料、改性氧化铝混合均匀,得混合物B,然后将混合物A、混合物B和粘接剂混合,得混合物C,研磨、涂覆于第三贵金属层上、干燥、焙烧,在第三贵金属层上形成第二贵金属层,即得到权利要求4-10或12中任一项所述的触媒。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述贵金属溶液选自铂和/或铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐和有机盐溶液中的一种或几种;步骤(3)中所述贵金属铂溶液和贵金属铑溶液选自铂和铑的可溶性的硝酸盐、氯化盐、醋酸盐和有机盐溶液中的一种或几种。
15.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中加入贵金属溶液的同时还加入贵金属固定剂。
16.一种触媒的制备方法,其特征在于,所述触媒包括后级部分和前级部分,后级部分的制备如下:
(1)第二载体层的制备:将储氧材料、改性β分子筛、粘接剂在水中混合,然后研磨、涂覆于基体上、干燥、焙烧,在基体上形成第二载体层;
(2)第三贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性β分子筛和水混合均匀后,加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨、涂覆于第二载体层上、干燥、焙烧,在第二载体层上形成第三贵金属层;
(3)第二贵金属层的制备:将贵金属铂溶液、储氧材料和水混合均匀,得混合物A,然后将贵金属铑溶液、储氧材料、改性氧化铝混合均匀,得混合物B,然后将混合物A、混合物B和粘接剂混合,得混合物C,研磨、涂覆于第三贵金属层上、干燥、焙烧,在第三贵金属层上形成第二贵金属层;
前级部分制备如下:
(4)第一载体层的制备:将储氧材料、改性氧化铝、粘接剂在水中混合,然后研磨、涂覆于基体上、干燥、焙烧,在基体上形成第一载体层;
(5)第一贵金属层的制备:将贵金属溶液、改性氧化铝和水混合均匀,然后加入储氧材料和粘接剂混合,然后研磨、涂覆于第一载体层上、干燥、焙烧,在第一载体层上形成第一贵金属层;
(6)第二贵金属层的制备:将贵金属铂溶液、储氧材料和水混合均匀,得混合物A,然后将贵金属铑溶液、储氧材料、改性氧化铝混合均匀,得混合物B,然后将混合物A、混合物B和粘接剂混合,得混合物C,研磨、涂覆于第一贵金属层上、干燥、焙烧,在第一贵金属层上形成第二贵金属层,即权利要求11或12所述的触媒。
17.一种尾气处理装置,其特征在于,所述尾气处理装置含权利要求4-12中任一项所述的触媒。
18.一种机动车,其特征在于,所述机动车含权利要求4-12中任一项所述的触媒。
CN202010286785.9A 2020-04-13 2020-04-13 一种触媒及其制备方法和应用 Active CN111530283B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010286785.9A CN111530283B (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种触媒及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010286785.9A CN111530283B (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种触媒及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111530283A true CN111530283A (zh) 2020-08-14
CN111530283B CN111530283B (zh) 2022-06-07

Family

ID=71970370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010286785.9A Active CN111530283B (zh) 2020-04-13 2020-04-13 一种触媒及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111530283B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113417722A (zh) * 2021-06-29 2021-09-21 江门市大长江集团有限公司 净化尾气的触媒及其制备方法与应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1415411A (zh) * 2001-11-01 2003-05-07 日产自动车株式会社 废气净化催化剂
CN101652174A (zh) * 2007-02-02 2010-02-17 巴斯福催化剂公司 多层三效转化催化剂组合物
CN102355950A (zh) * 2009-01-16 2012-02-15 巴斯夫公司 用于一氧化碳和烃转化的具有层结构的柴油机氧化催化剂复合材料
US20160339389A1 (en) * 2009-01-16 2016-11-24 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems
CN107051438A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 中自环保科技股份有限公司 一种含铑催化剂的制备方法及其催化剂
CN109225316A (zh) * 2018-10-08 2019-01-18 中自环保科技股份有限公司 一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途
CN109261220A (zh) * 2018-09-28 2019-01-25 昆明贵研催化剂有限责任公司 一种非均匀涂覆尾气净化催化剂的制备方法及应用
CN109789402A (zh) * 2016-09-26 2019-05-21 庄信万丰股份有限公司 用于柴油机废气的氧化催化剂
US20190217278A1 (en) * 2018-01-15 2019-07-18 Johnson Matthey Public Limited Company Oxidation catalyst for a diesel engine exhaust
CN110918092A (zh) * 2019-11-14 2020-03-27 江门市大长江集团有限公司 一种分段式触媒及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1415411A (zh) * 2001-11-01 2003-05-07 日产自动车株式会社 废气净化催化剂
CN101652174A (zh) * 2007-02-02 2010-02-17 巴斯福催化剂公司 多层三效转化催化剂组合物
CN102355950A (zh) * 2009-01-16 2012-02-15 巴斯夫公司 用于一氧化碳和烃转化的具有层结构的柴油机氧化催化剂复合材料
US20160339389A1 (en) * 2009-01-16 2016-11-24 Basf Corporation Diesel oxidation catalyst and use thereof in diesel and advanced combustion diesel engine systems
CN109789402A (zh) * 2016-09-26 2019-05-21 庄信万丰股份有限公司 用于柴油机废气的氧化催化剂
CN107051438A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 中自环保科技股份有限公司 一种含铑催化剂的制备方法及其催化剂
US20190217278A1 (en) * 2018-01-15 2019-07-18 Johnson Matthey Public Limited Company Oxidation catalyst for a diesel engine exhaust
CN109261220A (zh) * 2018-09-28 2019-01-25 昆明贵研催化剂有限责任公司 一种非均匀涂覆尾气净化催化剂的制备方法及应用
CN109225316A (zh) * 2018-10-08 2019-01-18 中自环保科技股份有限公司 一种尾气处理催化剂及其制备方法和用途
CN110918092A (zh) * 2019-11-14 2020-03-27 江门市大长江集团有限公司 一种分段式触媒及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113417722A (zh) * 2021-06-29 2021-09-21 江门市大长江集团有限公司 净化尾气的触媒及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111530283B (zh) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100998941B (zh) 一种前置催化剂及其制备方法
US4581343A (en) Process for the preparation of a pollution control catalyst for internal combustion engine exhaust system/catalytic converter
US4261862A (en) Catalyst for purifying exhaust gas and a process for manufacturing thereof
US4492769A (en) Pollution control catalyst for internal combustion engine exhaust system/catalytic converter and process for its preparation
CN103877975B (zh) 一种内燃机尾气净化三元催化剂及其制备方法
JP2010521302A (ja) パラジウム−ロジウム単一層触媒
CN1042092A (zh) 一种稀土复合氧化物型蜂窝催化剂及其制备方法
KR100865362B1 (ko) 디젤산화 활성이 개선된 Pd-Au 적용 디젤산화촉매
EP1970118A1 (en) Oxidation catalyst, method of making such catalyst and IC engine using such catalyst
CN101632930A (zh) 一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN110201707A (zh) 用于当量燃烧间歇性氧过多工况下的NOx净化三效催化剂及其制备方法
CN111530283B (zh) 一种触媒及其制备方法和应用
CN1239258C (zh) 汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN106807370B (zh) 一种三效催化剂
CN103191734B (zh) 用于汽车尾气处理的三元催化剂
CN106925266A (zh) 单涂层三效催化剂
CN1272401A (zh) 汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN113457660B (zh) 一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法
CN112717927B (zh) 汽车尾气处理催化剂的制备方法和应用
CN113019363B (zh) 一种尾气处理催化剂及其用途
JPH1147596A (ja) 排気ガス浄化用触媒
CN113231098B (zh) 一种汽油车hc冷启动催化剂及其制备方法
CN114797851A (zh) 一种高co净化性能催化剂的制备方法及其催化剂
CN101653726A (zh) 一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN1115194C (zh) 一种吸波催化剂、其制备及其在净化汽车尾气中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant