CN112547133B - 一种催化转化器的载体催化剂的制备方法 - Google Patents
一种催化转化器的载体催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112547133B CN112547133B CN202011508931.4A CN202011508931A CN112547133B CN 112547133 B CN112547133 B CN 112547133B CN 202011508931 A CN202011508931 A CN 202011508931A CN 112547133 B CN112547133 B CN 112547133B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- coating
- carrier
- zirconium
- honeycomb ceramic
- 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.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 33
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 7
- CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N oxozirconium;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.[Zr]=O CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- UJVRJBAUJYZFIX-UHFFFAOYSA-N nitric acid;oxozirconium Chemical compound [Zr]=O.O[N+]([O-])=O.O[N+]([O-])=O UJVRJBAUJYZFIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- IEORSVTYLWZQJQ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-nonylphenoxy)ethanol Chemical group CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1OCCO IEORSVTYLWZQJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229920000847 nonoxynol Polymers 0.000 claims 2
- JYCQQPHGFMYQCF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-Octylphenol monoethoxylate Chemical compound CC(C)(C)CC(C)(C)C1=CC=C(OCCO)C=C1 JYCQQPHGFMYQCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 229920002113 octoxynol Polymers 0.000 claims 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract 1
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 description 22
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N Nonylphenol Natural products CCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical group CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002706 AlOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B01J35/56—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- B01J35/613—
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2825—Ceramics
- F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种催化转化器的载体催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将拟薄水铝石粉分散于水中，滴加硝酸溶液解胶形成铝溶胶；将锆源、烷基酚聚氧乙烯醚溶于水中，在120‑150℃下反应4‑8h，得反应溶液；将硝酸铈、反应溶液加入铝溶胶中，制得涂层浆液；S2、将堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍于涂层浆液中20‑40min，取出，室温自然干燥后，烘干，马弗炉中500‑600℃焙烧2‑5h；S3、负载催化剂：将涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍于pH为2‑3的氯铂酸溶液中，浸渍30‑160s后取出，去除多余液体，100‑120℃烘干2‑10h，马弗炉中500‑600℃焙烧1‑4h，制得载体催化剂。
Description
技术领域
本发明属于催化转化器技术领域，涉及一种催化转化器的载体催化剂的制备方法。
背景技术
近年来，随着汽车工业的发展和汽车保有量的迅速增长，汽车尾气给人类生存环境带来的严重污染已引起了世界各国的高度重视。采用催化净化的方法是消除排气污染的一种有效手段。汽车尾气净化三效催化剂主要是由载体骨架、载体活性涂层和贵金属(Pt、Rh、Pd)活性组分三部分组成。载体骨架通常选用堇青石蜂窝状陶瓷体或金属载体，其中陶瓷载体的机械强度高，压力降小，热膨胀系数低，热稳定性好，故蜂窝陶瓷载体广泛应用于发动机排气后处理领域；与之相比，金属载体具有优良的耐高温性能和导热性能，而且金属延展性好，易加工成具有较高孔密度的载体。载体的比表面积通常比较低，狭窄的孔道壁面光滑，直接影响活性组分的负载量和稳定性，故实际应用时常常通过涂层对载体表面改性的方法，来增加载体表面的比表面积，常用的涂层材料主要有Al2O3、TiO2以及分子筛等。
涂层材料要求具有适宜的孔径结构、高比表面积，除此之外，还要求载体骨架和涂层之间具有良好的结合性和高温热稳定性，从而使催化剂在高温热冲击等苛刻的使用条件下，仍保持较高的活性，所以活性涂层的制备工艺是汽车催化转化器制备研究的核心技术之一。
发明内容
本发明提供一种催化转化器的载体催化剂的制备方法，提高涂层与载体骨架的结合性，以及提高涂层的比表面积和热稳定性，从而提高载体催化剂的催化转化活性。
本发明的一个目的在于，提供一种催化转化器的载体催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、涂层浆液制备：将拟薄水铝石粉分散于水中，搅拌形成悬浮液，在冷凝回流下，滴加硝酸溶液解胶，70-90℃下搅拌1-5h形成铝溶胶；将锆源、烷基酚聚氧乙烯醚溶于水中，将所得的混合溶液转入高温反应釜中，在120-150℃下反应4-8h，得反应溶液；将硝酸铈、反应溶液加入铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
S2、将堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍于涂层浆液中20-40min，取出，去除载体孔道中多余涂层浆液，室温自然干燥后，100-120℃烘干10-14h，马弗炉中500-600℃焙烧2-5h，重复上述步骤2-4次；
S3、负载催化剂：将涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍于pH为2-3的氯铂酸溶液(通过加酸和/或碱调节氯铂酸溶液的pH为2-3)中，浸渍30-160s后取出，去除多余液体，100-120℃烘干2-10h，马弗炉中500-600℃焙烧1-4h，制得载体催化剂。
本发明将锆源、烷基酚聚氧乙烯醚的高温反应溶液加入铝溶胶中，经过浸渍、高温煅烧后，生成多孔二氧化锆，使得堇青石蜂窝陶瓷载体涂层中包括氧化铝、氧化铈以及多孔二氧化锆，大大提高涂层材料的比表面积及热稳定性；添加烷基酚聚氧乙烯醚可以在煅烧过程中提高二氧化锆及氧化铝的多孔率，从而提高涂层材料的比表面积；也有利于提高多孔二氧化锆的分散均匀性，更能提高涂层与载体之间的结合牢固性。
烷基酚聚氧乙烯醚与锆源加入铝溶胶之前，需要先经过高温反应，在120-150℃下反应4-8h后，烷基酚聚氧乙烯醚与锆源发生交联反应，有利于多孔二氧化锆的形成和分散。
作为优选，步骤S1的悬浮液中，拟薄水铝石粉的质量分数为15-25wt％。铝溶胶中AlOOH的质量分数会影响涂层负载量，制备初期，控制拟薄水铝石粉的质量分数为15-25wt％有利于得到适宜负载量。
作为优选，步骤S1中，按[H+]/[Al3+]摩尔比0.07-0.20滴加硝酸溶液。硝酸溶液的浓度优选为1-5mol/L。
作为优选，锆源与烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：(0.5-2)。
作为优选，所述锆源为硝酸锆、氯氧化锆、四氯化锆、硝酸氧锆中的一种或多种。
作为优选，所述烷基酚聚氧乙烯醚为壬基酚聚氧乙烯醚和/或辛基酚聚氧乙烯醚。
作为优选，所述烷基酚聚氧乙烯醚为壬基酚聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为C9H19C6H4O-(CH2CH2)n-H，其中n为9-13。根据n的不同，分别命名为壬基酚聚氧乙烯醚NP-9，壬基酚聚氧乙烯醚NP-10，壬基酚聚氧乙烯醚NP-11，壬基酚聚氧乙烯醚NP-12，壬基酚聚氧乙烯醚NP-13，这些壬基酚聚氧乙烯醚易溶于水。
作为优选，按铈离子、锆离子、铝离子的摩尔比为(0.7-1.0)：(0.6-1.0)：(25-40)将硝酸铈、反应溶液加入铝溶胶中。硝酸铈、反应溶液往铝溶胶的添加质量按照铈离子、锆离子、铝离子的摩尔比为(0.7-1.0)：(0.6-1.0)：(25-40)进行。
作为优选，步骤S2中，堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为10-20wt％。负载率的计算方法为：陶瓷载体涂覆前后，用电子天平称量，涂层负载量＝(载体涂覆后的重量-载体初重)*100％/载体初重。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在铝溶胶中添加硝酸铈，提高涂层材料的热稳定性；
(2)本发明将锆源、烷基酚聚氧乙烯醚的高温反应溶液加入铝溶胶中，经高温煅烧后，生成多孔二氧化锆，使得堇青石蜂窝陶瓷载体涂层中包括氧化铝、氧化铈以及多孔二氧化锆，大大提高涂层材料的比表面积及热稳定性；
(3)本发明添加的烷基酚聚氧乙烯醚有利于提高二氧化锆及氧化铝的多孔率，从而提高涂层材料的比表面积；也有利于提高多孔二氧化锆的分散均匀性，更能提高涂层与载体之间的结合牢固性；
(4)本发明的烷基酚聚氧乙烯醚与锆源加入铝溶胶之前，需要先经过高温反应，使得烷基酚聚氧乙烯醚包覆在锆源表面，有利于多孔二氧化锆的形成和分散；
(5)本发明催化转化器的载体催化剂的制备方法易于规模产业化，制备的载体催化剂具有优异的催化转化活性，尤其低温条件下CO、C3H8以及NOx的转化效率得到提高，高温运作下，仍然保持优异的催化活性。
附图说明
图1为本发明实施例3制备的载体催化剂的转化率随温度变化曲线；
图2为本发明对比例4制备的载体催化剂的转化率随温度变化曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例及附图，对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
拟薄水铝石粉购自中国铝业股份有限公司，牌号为P-G-03；
壬基酚聚氧乙烯醚NP-10购自佳化化学；
堇青石蜂窝陶瓷载体尺寸为
宁波科森净化器制造有限公司生产，孔形为方孔，气孔率24.4％，吸水率为16.9％，体密度为501.5kg·m-3。
实施例1
本实施例通过以下步骤制备涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体：
S1、涂层浆液制备：称取100g拟薄水铝石粉放入三颈烧瓶中，加入400g去离子水，搅拌0.5h形成悬浮液，在蛇形冷凝管冷凝回流下，按[H+]/[Al3+]摩尔比0.1逐滴加入3mol/L硝酸溶液，80℃下搅拌反应2h，形成铝溶胶；将10g氯氧化锆、10g壬基酚聚氧乙烯醚NP-10溶于30g水中，将所得混合溶液转入高温反应釜汇中，在140℃下反应6h，得反应溶液；将21g硝酸铈、制备的反应溶液加入制备的铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
S2、将经酸洗、水洗预处理后的堇青石蜂窝陶瓷载体，浸渍于涂层浆液中30min，取出，吹掉载体孔道中多余涂层浆液，室温自然干燥12h后，120℃烘干12h，马弗炉中550℃焙烧3h，重复上述步骤3次，计算得出堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为15.2wt％。得到涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体。
实施例2
本实施例通过以下步骤制备涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体：
S1、涂层浆液制备：称取100g拟薄水铝石粉放入三颈烧瓶中，加入300g去离子水，搅拌1h形成悬浮液，在蛇形冷凝管冷凝回流下，按[H+]/[Al3+]摩尔比0.08逐滴加入3.5mol/L硝酸溶液，85℃下搅拌反应1.5h，形成铝溶胶；将8g氯氧化锆、10g壬基酚聚氧乙烯醚NP-10溶于50g水中，将所得混合溶液转入高温反应釜汇中，在150℃下反应5h，得反应溶液；将25g硝酸铈、制备的反应溶液加入制备的铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
S2、将经酸洗、水洗预处理后的堇青石蜂窝陶瓷载体，浸渍于涂层浆液中25min，取出，吹掉载体孔道中多余涂层浆液，室温自然干燥10h后，120℃烘干12h，马弗炉中580℃焙烧2h，重复上述步骤3次，计算得出堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为17.3wt％。得到涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体。
对比例1
对比例1通过以下步骤制备涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体：
S1、涂层浆液制备：称取100g拟薄水铝石粉放入三颈烧瓶中，加入400g去离子水，搅拌0.5h形成悬浮液，在蛇形冷凝管冷凝回流下，按[H+]/[Al3+]摩尔比0.1逐滴加入3mol/L硝酸溶液，80℃下搅拌反应2h，形成铝溶胶；将10g壬基酚聚氧乙烯醚NP-10溶于30g水中，将所得混合溶液转入高温反应釜汇中，在140℃下反应6h，得反应溶液；将21g硝酸铈、制备的反应溶液加入制备的铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
步骤S2同实施例1的，计算得出堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为14.6wt％。得到涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体。
对比例2
对比例2通过以下步骤制备涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体：
S1、涂层浆液制备：称取100g拟薄水铝石粉放入三颈烧瓶中，加入400g去离子水，搅拌0.5h形成悬浮液，在蛇形冷凝管冷凝回流下，按[H+]/[Al3+]摩尔比0.1逐滴加入3mol/L硝酸溶液，80℃下搅拌反应2h，形成铝溶胶；将10g氯氧化锆溶于30g水中，将所得混合溶液转入高温反应釜汇中，在140℃下反应6h，得反应溶液；将21g硝酸铈、制备的反应溶液加入制备的铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
步骤S2同实施例1的，计算得出堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为14.3wt％。得到涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体。
对比例3
对比例3通过以下步骤制备涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体：
S1、涂层浆液制备：称取100g拟薄水铝石粉放入三颈烧瓶中，加入400g去离子水，搅拌0.5h形成悬浮液，在蛇形冷凝管冷凝回流下，按[H+]/[Al3+]摩尔比0.1逐滴加入3mol/L硝酸溶液，80℃下搅拌反应2h，形成铝溶胶；将10g氯氧化锆、10g壬基酚聚氧乙烯醚NP-10溶于30g水中，搅拌得混合溶液；将21g硝酸铈、混合溶液加入制备的铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
步骤S2同实施例1的，计算得出堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为14.8wt％。得到涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体。
载体比表面积测定
测定实施例1-2及对比例1-3的涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体的比表面积，其BET比表面积由Micromeritics ASAP 2020M+C(美国麦克公司)测定。实验数据见表1。
涂层与载体结合性实验
测定实施例1-2及对比例1-3的涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体中的涂层与载体的结合牢固性，在KUDOS-SK250H型超声波清洗器中进行，分别将实施例1-2及对比例1-3制备的样品放于水中，超声功率160W，频率25kHz，超声振荡处理20min后，取出烘干，称重，计算载体涂层的脱落率。脱落率＝(初始质量-超声后的质量)*100％/初始质量
实验数据见表1。
表1实施例1-2及对比例1-3的载体比表面积及脱落率
从表1中可以看出，实施例1-2制备的载体涂层具有高比表面积、低脱落率；对比例1未添加锆源，制备的载体涂层比表面积大大降低；对比例2未添加壬基酚聚氧乙烯醚NP-10，导致涂层比表面积降低，涂层与载体的结合性大大降低，脱落率增加；对比例3虽然添加了锆源和壬基酚聚氧乙烯醚NP-10，但是锆源和壬基酚聚氧乙烯醚NP-10未在140℃下交联反应，制备的载体涂层比表面积和结合力均低于实施例1的。
实施例3
将实施例1制备的涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体，浸渍于pH为3的氯铂酸溶液中，浸渍120s后取出，去除多余液体，120℃烘干3h，马弗炉中550℃焙烧2h，制得载体催化剂。
对比例4
将对比例2制备的涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体，浸渍于pH为3的氯铂酸溶液中，浸渍120s后取出，去除多余液体，120℃烘干3h，马弗炉中550℃焙烧2h，制得载体催化剂。
实施例3及对比例4制备的载体催化剂的活性评价在固定床石英管反应器中进行，模拟气体的组成为：0.3％CO、0.05％C3H8、0.05％NO、8％CO2、8％H2O及0.8％O2，以N2作为平衡气体。空速为40000h-1，以10min/℃的速率从室温升高至500℃，进行催化剂的活性评价，仪器自动计算得出各反应物的转化率。实施例3制备的载体催化剂的转化率随温度的变化曲线见图1，对比例4制备的载体催化剂的转化率随温度的变化曲线见图2。从图1和图2可以看出，实施例3的载体催化剂在低温环境下具有更高的催化转化效率。
在上述模拟气体中，在500℃的反应温度，连续运转24小时，实施例3制备的载体催化剂的CO转化率仍保持在99.5％，而对比例4制备的载体催化剂的CO转化率降低为94.5％。说明本发明制备的涂层材料与载体骨架具有良好的结合性和高温热稳定性，从而使得催化剂在高温等苛刻的使用条件下，仍保持较高的活性。
本文中所述具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并不限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种催化转化器的载体催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、涂层浆液制备：将拟薄水铝石粉分散于水中，搅拌形成悬浮液，在冷凝回流下，滴加硝酸溶液解胶，70-90℃下搅拌1-5h形成铝溶胶；将锆源、烷基酚聚氧乙烯醚溶于水中，将所得的混合溶液转入高温反应釜中，在120-150℃下反应4-8h，得反应溶液；将硝酸铈、反应溶液加入铝溶胶中，搅拌均匀，制得涂层浆液；
S2、将堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍于涂层浆液中20-40min，取出，去除载体孔道中多余涂层浆液，室温自然干燥后，100-120℃烘干10-14h，马弗炉中500-600℃焙烧2-5h，重复上述步骤2-4次；
S3、负载催化剂：将涂覆有涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍于pH为2-3的氯铂酸溶液中，浸渍30-160s后取出，去除多余液体，100-120℃烘干2-10h，马弗炉中500-600℃焙烧1-4h，制得载体催化剂；
锆源与烷基酚聚氧乙烯醚的质量比为1：（0.5-2）。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1的悬浮液中，拟薄水铝石粉的质量分数为15-25wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，按[H+]/[Al3+]摩尔比为0.07-0.20滴加硝酸溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锆源为硝酸锆、氯氧化锆、四氯化锆、硝酸氧锆中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚为壬基酚聚氧乙烯醚和/或辛基酚聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚为壬基酚聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚的分子式为C9H19C6H4O-(CH2CH2)n-H，其中n为9-13。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按铈离子、锆离子、铝离子的摩尔比为（0.7-1.0）：（0.6-1.0）：（25-40）将硝酸铈、反应溶液加入铝溶胶中。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，堇青石蜂窝陶瓷载体的涂层负载量为10-20wt%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011508931.4A CN112547133B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 一种催化转化器的载体催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011508931.4A CN112547133B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 一种催化转化器的载体催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112547133A CN112547133A (zh) | 2021-03-26 |
| CN112547133B true CN112547133B (zh) | 2022-07-08 |
Family
ID=75031873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011508931.4A Active CN112547133B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 一种催化转化器的载体催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112547133B (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1213874A (en) * | 1983-05-12 | 1986-11-12 | Tomohisa Ohata | Process for producing honeycomb catalyst for exhaust gas conversion |
| CN102614874B (zh) * | 2011-01-28 | 2014-10-08 | 比亚迪股份有限公司 | 一种氧化铝浆料的制备方法、含有该氧化铝浆料的汽车尾气净化催化剂及其制备方法 |
| CN104549529B (zh) * | 2013-10-22 | 2016-08-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高牢固度蜂窝陶瓷载体及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-18 CN CN202011508931.4A patent/CN112547133B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112547133A (zh) | 2021-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104971729B (zh) | 一种丙烷催化燃烧整体式催化剂及其制备方法 | |
| CN107824217B (zh) | 涂层浆液的制备方法及涂层型Cu分子筛SCR催化剂的制备方法 | |
| CN109759035B (zh) | NOx吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN106732641A (zh) | 一种新型具有催化功能的陶瓷膜管及其制备方法 | |
| CN110876944A (zh) | 一种用于催化燃烧的催化剂及其制备方法 | |
| CN108355668A (zh) | 一种甲烷化催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107694562B (zh) | 一种整体催化剂及其制备和应用 | |
| CN112675895A (zh) | 一种酸改性硅酸盐矿物负载石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| CN113134356A (zh) | 铝基MOFs衍生Ni基催化剂及制备方法和在CO甲烷化反应中的用途 | |
| CN113000059A (zh) | 一种用于甲烷二氧化碳干重整的镍基催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103962188A (zh) | 一种新型车用尾气低温scr脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN112588257B (zh) | 一种有序介孔硅-玻璃纤维纸复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN114605168A (zh) | 一种基于菫青石多孔陶瓷和沸石的空气过滤材料的制备方法 | |
| CN112547133B (zh) | 一种催化转化器的载体催化剂的制备方法 | |
| CN107497499B (zh) | 一种整体式簇状氧化铝负载催化剂及其应用 | |
| CN108636401A (zh) | 一种新型Mn、Ce共掺杂ZrO2气凝胶低温脱硝催化剂 | |
| CN112547132B (zh) | 一种三元催化转化器的载体催化剂的制备方法 | |
| CN106732499A (zh) | 一种整体式甲烷燃烧催化剂的氧化铝膜层载体的制备方法 | |
| CN113976100B (zh) | 一种低温羰基硫水解催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112657335B (zh) | 一种具有强结合力复合涂层的尾气净化器 | |
| CN111054350B (zh) | 一种Cu-ZnO/凹凸棒石粘土复合催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114029064A (zh) | 一种超疏水型多孔铜铟催化剂的制备方法及应用 | |
| CN113797948A (zh) | 一种以天然粘土矿物为原料制备的催化剂载体及其制备方法 | |
| CN113634249B (zh) | 一种高温稳定催化燃烧催化剂及其制备方法 | |
| CN114425384A (zh) | 一种制合成气催化剂及其制备方法和应用 |
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 |