CN113457660B - 一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于尾气后处理技术领域，具体涉及一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：按照化学计量比将La(NO3)3、Ce(NO3)3、Fe(NO3)3溶于去离子水中混合并加入助剂，水浴搅拌后真空干燥、焙烧制得La‑Ce‑Fe复合氧化物粉体；将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合搅拌并滴加至上述复合氧化物粉体中，之后干燥焙烧制得负载Pt的复合氧化物粉体；将上述粉体与氧化铝、铈锆复合氧化物及助剂混合球磨，按比例加入Rh(NO3)3溶液并陈化，制得涂覆用浆液，将涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上完成催化剂的制备。本发明制备的催化剂可以在低Rh含量下实现对汽油车尾气NOX的高效净化，能够有效减少Rh的使用量，降低了催化剂的成本及对稀有贵金属Rh的消耗及依赖。

Description

一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于尾气后处理技术领域，具体涉及一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法。
背景技术
汽油车国VI排放阶段普遍使用三效催化剂(TWC)+汽油车颗粒捕集器催化剂(cGPF)来满足气态污染物和颗粒物的排放要求。其中TWC主要用于冷启动HC化合物、CO和NOX的处理，cGPF主要用于颗粒物的捕集拦截，同时 cGPF上的催化涂层可以辅助TWC来处理高速阶段NOX等气态污染物。cGPF 催化涂层与TWC涂层类似，由氧化铝和铈锆储氧材料组成基底组分，以Pt+Rh 或Pd+Rh组合作为活性组分。由于Pt价格仅为Pd的一半左右且对炭颗粒的再生起燃性能要好于Pd，因此国六b阶段cGPF催化剂的活性组分主要为Pt+Rh 组合。
由于cGPF催化剂需承担对尾气中NOX污染物的净化，因此Rh的使用是必不可缺的。但随着排放法规的愈加严格，贵金属在后处理催化剂中的用量也逐步增大，导致贵金属价格持续上涨，尤其是稀有贵金属Rh。至2021年5月， Rh的价格已持续上涨至超过6000元/g，为同期Pt单价的22倍左右。Rh在cGPF 催化剂涂层的贵金属中占比一般可达30％以上，远高于TWC涂层。因此，Rh 的大比例使用较大地增加了cGPF催化剂的成本，给后处理厂和主机厂都带来了巨大成本压力。因此，在保证NOX净化效果的前提下，降低Rh在cGPF催化剂中的使用量已是当前汽车尾气后处理催化剂领域的主要研究方向。
发明内容
本发明的目的是解决现有汽油车颗粒捕集器催化剂中Rh使用比例过高带来的成本压力问题，提供了一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法。本发明制备的汽油车颗粒捕集器催化剂能够显著降低催化剂中Rh使用比例而不影响 NOX的净化效果。
为解决现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将所需量的La(NO3)3、Ce(NO3)3及Fe(NO3)3溶于去离子水中，搅拌至完全溶解形成溶液，然后加入柠檬酸，并加入相当于上述溶液固化物量 1％～5％的二乙二醇丁醚和丙三醇无规聚醚GPE-3000，将上述溶液在70～80℃的水浴中搅拌2～8h，之后置于真空干燥器中保温8～12h，干燥完成后置于 600～650℃的马弗炉中焙烧4～8h制得La-Ce-Fe复合氧化物粉体，粉体粉碎备用；
步骤S2、按照所需的化学计量比将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合搅拌均匀，将得到的混合液以1～20mL/min的滴加速率逐滴加入步骤S1得到的La-Ce-Fe复合氧化物粉体中，滴加过程中持续搅拌所述La-Ce-Fe复合氧化物粉体，滴加完成后在60～80℃下干燥1～2h，之后置于500～600℃的马弗炉中焙烧 2～4h制得负载Pt的复合氧化物粉体；
步骤S3、将步骤S2得到的负载Pt的复合氧化物粉体、氧化铝和铈锆复合氧化物按质量比1:5～10:20～40混合，加入去离子水调节混合液的固含量为 20％～30％，加入相当于上述混合液固化物质量1％～5％的正丙醇锆溶液，混合液搅拌均匀后球磨至颗粒体积平均粒径为1.5～5μm；
步骤S4、按照质量比m(Rh):m(Pt)＝0～0.1将Rh(NO3)3溶液加入到步骤S3制得的混合液中，将混合液置于40～50℃中陈化2～4h，冷却至室温后制得涂覆用浆液；
步骤S5、将步骤S4制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器催化剂载体上，在100～200℃下干燥1～2h，并在500～600℃下焙烧2～6h后制得汽油车颗粒捕集器催化剂。
进一步地，步骤S1中各组分的化学计量比如下：n(La3+):n(Ce3+):n(Fe3+)＝x: (1-x):1，n(柠檬酸)：n(La3++Ce3++Fe3+)＝2～4:1，其中0.1≤x≤0.5。
进一步地，步骤S1中所述真空干燥器的真空度为0.07～0.08MPa，温度为 70～80℃。
进一步地，步骤S2中所述硅溶胶溶液中SiO2的质量分数为10％～30％， pH＝2～4，n(Pt(NO3)2):n(SiO2)＝0.05～0.5。
进一步地，步骤S3中所述氧化铝的晶型结构为γ-Al2O3，比表面积为 140～200m2/g。
进一步地，步骤S3中所述铈锆复合氧化物的比表面积为50～80m2/g，按质量分数计，所述铈锆复合氧化物包括以下组分：80％～90％的CeO2+ZrO2，余量为La2O3、Pr6O11、Nd2O3和Y2O3中的一种或多种的组合，其中CeO2的含量不低于20％。
进一步地，步骤S3中所述正丙醇锆溶液的质量分数为60～70％，溶剂为正丙醇。
进一步地，步骤S5中所述汽油车颗粒捕集器催化剂载体为壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，载体目数为200～300，孔隙率为60％～65％，平均孔径为15～20μm。
另一方面，本发明还提供了利用上述制备方法制得的汽油车颗粒捕集器催化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过使用有序分散技术制备得到La-Ce-Fe复合氧化物粉体，并通过可控固液混合浸渍将Pt和Si负载到La-Ce-Fe复合氧化物粉体中形成 Pt-La-Ce-Fe-Si复合氧化物活性粉体，并基于上述复合氧化物活性粉体制备得到汽油车颗粒捕集器催化剂。本发明方法制备的汽油车颗粒捕集器催化剂以 Pt-La-Ce-Fe-Si复合氧化物作为活性组分，可以实现部分或全部替代昂贵的Rh 组分来催化净化NOx排放，在保证NOX处理效果的前提下，Rh在催化涂层中的占比较现有常规方案可至少下降70％，有效降低了汽油车颗粒捕集器催化剂的贵金属成本，也减少了对稀有贵金属Rh资源的消耗。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体选用规格为Φ118.4mm*127mm，目数为300目，孔隙率为65％，平均孔径为20μm，体积为1.398L的壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化涂层的涂覆量为90g/L。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、按照化学计量比n(La3+):n(Ce3+):n(Fe3+)＝0.1:0.9:1称量La(NO3)3、 Ce(NO3)3和Fe(NO3)3溶于去离子水中搅拌至完全溶解，然后按照化学计量比n(柠檬酸)：n(La3++Ce3++Fe3+)＝2:1加入柠檬酸，并分别加入相当于上述溶液固化物量1％的二乙二醇丁醚和丙三醇无规聚醚GPE-3000，之后将上述溶液于70℃水浴搅拌2h，完成后置于真空度为0.07MPa、温度为70℃的真空干燥器中干燥8 h，干燥完成后置于600℃马弗炉中焙烧8h制得复合氧化物粉体，将粉体粉碎备用；
步骤S2、按照化学计量比n(Pt2+):n(SiO2)＝0.05将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合均匀，其中硅溶胶溶液的质量分数为10％，pH＝2，之后将上述混合液逐滴加入步骤S1制得的复合氧化物粉体中，滴加过程持续搅拌复合氧化物粉体，混合液滴加速率控制在1mL/min，滴加完成后将复合氧化物粉体于60℃干燥2 h，之后置于500℃的马弗炉中焙烧2h制得负载Pt的复合氧化物粉体；
步骤S3、将步骤S2制得的负载Pt的复合氧化物粉体、γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:5:20混合，加入去离子水调节混合液的固含量为20％，加入相当于上述混合液固化物质量1％的正丙醇锆溶液，其中正丙醇锆溶液质量分数为70％，混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径为1.5μm，其中γ -Al2O3比表面积为140m2/g，上述铈锆复合氧化物的组成为 CeO2+ZrO2+La2O3+Nd2O3，各组分质量分数为30％：60％：5％：5％，比表面积为50m2/g；
步骤S4、按照质量比m(Rh):m(Pt)＝0.1:1将Rh(NO3)3溶液加入到步骤S3制得的混合液中，将混合液置于40℃下陈化2h，冷却至室温后制得涂覆用浆液；
步骤S5、将步骤S4制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在100℃下干燥2h、500℃下焙烧6h，形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
对比例1
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体采用壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化剂载体的规格及催化涂层的涂覆量与实施例1相同。催化涂层中Pt含量与实施例1相同，Rh含量为实施例1中Rh含量的3.5倍。催化涂层为行业现有常规方法制备。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:4混合，加入去离子水调节混合液固含量为20％，加入相当于上述混合液固化物质量1％的乙酸钡，混合液搅拌均匀后球磨至颗粒体积平均粒径为1.5μm，其中γ-Al2O3和铈锆复合氧化物的比表面积和组成与实施例1所用材料相同；
步骤S2、根据设计贵金属含量将Pt(NO3)2和Rh(NO3)3溶液加入到步骤S1 制得的混合液中，制得涂覆用浆液；
步骤S3、将步骤S2制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在100℃下干燥2h、500℃下焙烧6h形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
实施例2
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体选用规格为Φ118.4mm*127mm，目数为300目，孔隙率为65％，平均孔径为20μm，体积为1.398L的壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化涂层的涂覆量为90g/L。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、按照化学计量比n(La3+):n(Ce3+):n(Fe3+)＝0.5:0.5:1称量La(NO3)3、 Ce(NO3)3和Fe(NO3)3溶于去离子水中混合搅拌至完全溶解，然后按照化学计量比n(柠檬酸)：n(La3++Ce3++Fe3+)＝3:1加入柠檬酸，并分别加入相当于上述溶液固化物量3％的二乙二醇丁醚和丙三醇无规聚醚GPE-3000，之后将上述溶液于 80℃的水浴中搅拌4h，完成后置于真空度为0.08MPa、温度为80℃的真空干燥器中干燥10h，干燥完成后取出置于650℃的马弗炉中焙烧6h制得复合氧化物粉体，将粉体粉碎备用；
步骤S2、按照化学计量比n(Pt2+):n(SiO2)＝0.075将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合均匀，其中硅溶胶溶液的质量分数为20％，pH＝4，之后将上述混合液逐滴加入步骤S1制得的复合氧化物粉体中，滴加过程持续搅拌复合氧化物粉体，混合液滴加速率控制在10mL/min，滴加完成后将复合氧化物粉体在80℃干燥1 h，之后置于600℃的马弗炉中焙烧4h制得负载Pt的复合氧化物粉体；
步骤S3、将步骤S2制得的负载Pt的复合氧化物粉体、γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:10:30混合，加入去离子水调节混合液固含量为30％，加入相当于上述混合液固化物质量3％的正丙醇锆溶液，其中正丙醇锆溶液质量分数为70％，混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径在3μm，其中γ-Al2O3的比表面积为180m2/g，铈锆复合氧化物的组成为CeO2+ZrO2+La2O3+Pr6O11，各组分质量分数为40％：50％：5％：5％，比表面积为80m2/g；
步骤S4、按照质量比m(Rh):m(Pt)＝0.05:1将Rh(NO3)3溶液加入到步骤S3 制得的混合液中，将混合液置于50℃下陈化4h，冷却至室温后制得涂覆用浆液；
步骤S5、将步骤S4制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在200℃干燥1h、600℃焙烧2h形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
对比例2
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体采用壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化剂载体的规格及催化涂层涂覆量与实施例2相同。催化涂层中Pt含量与实施例2相同，Rh含量为实施例2中Rh含量的3.5倍。催化涂层为行业现有常规方法制备。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:3混合，加入去离子水调节混合液固含量为30％，加入相当于上述混合液固化物质量1％的乙酸钡，混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径在3μm，其中γ-Al2O3和铈锆复合氧化物的比表面积和组成与实施例2所用材料相同；
步骤S2、根据设计贵金属含量将Pt(NO3)2和Rh(NO3)3溶液加入到步骤S1 制得的混合液中，制得涂覆用浆液；
步骤S3、将步骤S2制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在200℃干燥1h、600℃焙烧2h形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
实施例3
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体选用规格为Φ118.4mm*127mm，目数为300目，孔隙率为65％，平均孔径为20μm，体积为1.398L的壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化涂层的涂覆量为90g/L。
上述催化涂层的制备包括如下步骤：
步骤S1、按照化学计量比n(La3+):n(Ce3+):n(Fe3+)＝0.15:0.85:1称量La(NO3)3、Ce(NO3)3和Fe(NO3)3溶于去离子水中搅拌至完全溶解，然后按照化学计量比n(柠檬酸)：n(La3++Ce3++Fe3+)＝4:1加入柠檬酸，并分别加入相当于上述溶液固化物量5％的二乙二醇丁醚和丙三醇无规聚醚GPE-3000，之后将上述溶液在80℃的水浴中搅拌8h，完成后置于真空度为0.08MPa、温度为80℃的真空干燥器中干燥12h，干燥完成后取出置于650℃的马弗炉中焙烧4h制得复合氧化物粉体，将粉体粉碎备用；
步骤S2、按照化学计量比n(Pt2+):n(SiO2)＝0.1将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合搅拌均匀，其中硅溶胶溶液的质量分数为30％，pH＝3，之后将上述混合液逐滴加入步骤S1制得的复合氧化物粉体中，滴加过程持续搅拌复合氧化物粉体，混合液滴加速率控制在20mL/min，滴加完成后将复合氧化物粉体在80℃下干燥1h，之后置于600℃的马弗炉中焙烧4h制得负载Pt的复合氧化物粉体；
步骤S3、将步骤S2制得的负载Pt的复合氧化物粉体、γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:10:40混合，加入去离子水调节混合液固含量为30％，加入相当于上述混合液固化物质量5％的正丙醇锆溶液，其中正丙醇锆溶液质量分数为70％。混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径为5μm，其中γ-Al2O3的比表面积为200m2/g，铈锆复合氧化物的组成为 CeO2+ZrO2+La2O3+Nd2O3+Y2O3，各组分质量分数为40％：45％：5％：5％：5％，比表面积为70m2/g；
步骤S4、按照质量比m(Rh):m(Pt)＝0.05:1将Rh(NO3)3溶液加入到步骤S3 制得的混合液中，将混合液置于50℃下陈化4h，冷却至室温后制得涂覆用浆液；
步骤S5、将步骤S4制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在200℃干燥2h、600℃焙烧6h后形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
对比例3
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体采用壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化剂载体的规格及催化涂层涂覆量与实施例3相同。催化涂层中Pt含量与实施例3相同，Rh含量为实施例3中Rh含量的3.5倍。催化涂层为行业现有常规方法制备。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:4混合，加入去离子水调节混合液固含量为30％，加入相当于上述混合液固化物质量1％的乙酸钡，混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径为5μm，其中γ-Al2O3和铈锆复合氧化物的比表面积及组成与实施例3所用材料相同；
步骤S2、根据设计贵金属含量将Pt(NO3)2和Rh(NO3)3溶液加入到步骤S1 制得的混合液中，制得涂覆用浆液；
步骤S3、将步骤S2制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在200℃干燥2h、600℃焙烧6h后形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
实施例4
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体选用规格为Φ118.4mm*127mm，目数为300目，孔隙率为65％，平均孔径为20μm，体积为1.398L的壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体。催化涂层的涂覆量为90g/L。该实施例涂层中不加贵金属Rh。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、按照化学计量比n(La3+):n(Ce3+):n(Fe3+)＝0.15:0.85:1称量La(NO3)3、Ce(NO3)3和Fe(NO3)3溶于去离子水中混合搅拌至完全溶解，然后按照化学计量比n(柠檬酸)：n(La3++Ce3++Fe3+)＝4:1加入柠檬酸，并分别加入相当于上述溶液固化物量5％的二乙二醇丁醚和丙三醇无规聚醚GPE-3000，之后将上述溶液在 80℃水浴中搅拌8h，完成后置于真空度为0.08MPa、温度为80℃的真空干燥器中干燥12h，干燥完成后取出置于650℃的马弗炉中焙烧8h制得复合氧化物粉体，将粉体粉碎备用；
步骤S2、按照化学计量比n(Pt2+):n(SiO2)＝0.5将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合搅拌均匀，上述硅溶胶溶液质量分数为30％，pH＝3，之后将上述混合液逐滴加入步骤S1制得的复合氧化物粉体中，滴加过程持续搅拌复合氧化物粉体，混合液滴加速率控制在20mL/min，滴加完成后将复合氧化物粉体在80℃干燥1 h，之后置于600℃的马弗炉中焙烧4h制得负载Pt的复合氧化物粉体；
步骤S3、将步骤S2制得的负载Pt的复合氧化物粉体、γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:5:40混合，加入去离子水调节混合液固含量为30％，加入相当于上述混合液固化物质量5％的正丙醇锆溶液，其中正丙醇锆溶液质量分数为65％，混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径为5μm。其中γ-Al2O3比表面积为200m2/g，铈锆复合氧化物的组成为CeO2+ZrO2+La2O3+Nd2O3+Y2O3，各组分质量分数为50％：35％：5％：5％：5％，比表面积为70m2/g；
步骤S4、将步骤S3制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在200℃干燥2h、600℃焙烧6h后形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
对比例4
一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括催化剂载体及涂覆在载体上的催化涂层，催化剂载体采用壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，催化剂载体的规格及催化涂层的涂覆量与实施例4相同。催化涂层中Pt含量与实施例4相同，涂层中不加贵金属Rh。催化涂层为行业现有常规方法制备。
上述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将γ-Al2O3和铈锆复合氧化物按质量比1:8混合，加入去离子水调节混合液固含量为30％，加入相当于上述混合液固化物质量1％的乙酸钡。混合液搅拌均匀后进行球磨至颗粒体积平均粒径为5μm，上述γ-Al2O3和铈锆复合氧化物比表面积和组成与实施例4所用材料相同；
步骤S2、根据设计贵金属含量将Pt(NO3)2溶液加入到步骤S1制得的混合液中，制得涂覆用浆液；
步骤S3、将步骤S2制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上，先后在200℃干燥2h、600℃焙烧6h后形成汽油车颗粒捕集器催化剂成品。
排气背压测试：
将实施例1-4和对比例1-4所制备的汽油车颗粒捕集器催化剂(cGPF)分别安装于冷流背压测试机上进行冷流排气背压测试，背压测试条件为空气流量 600m3/h；温度：25±3℃，测试结果见表1。
整车污染物排放测试：
选用某装备1.5TGDI汽油发动机的国VI轻型车(一类车)作为排放试验车辆，将实施例1-4和对比例1-4所制备的cGPF分别安装于测试车辆的排气管中，整车污染物排放测试按照GB18352.6-2016规定的I型试验循环进行，颗粒物数量(PN，基于GB18352.6-2016 3.15所定义：在去除了挥发性物质的稀释排气中，所有粒径超过23nm的粒子总数)和NOX排放测试结果分别见表1和表2。
老化试验：
完成新鲜态排放测试后，将实施例1-4和对比例1-4所制备的cGPF安装于发动机台架上，按照GB18352.6-2016规定的标准台架循环(SBC)进行200h 的快速老化。完成老化后的各方案cGPF再进行整车NOX污染物排放测试，结果见表2。
表1冷流排气背压及PN排放结果汇总
表2整车NOX排放测试结果
从表1数据可看出，实施例1-4与对应的对比例1-4制备的颗粒捕集器催化剂的背压接近，差值小于0.2kPa，可以认为采用本发明制备的颗粒捕集器催化剂涂层不会影响cGPF背压，进而不会对发动机燃油经济性造成负面影响。同时，各方案的PN排放在(3.5～4.5)×1011个/km之间，也均在国VI排放限值以内，表明采用本发明制备的颗粒捕集器催化剂不会对PN捕集产生负面影响。
从表2数据可看出，实施例1-3新鲜态及老化态催化剂的NOx排放结果和其各自对应的对比例结果接近，差值不超过2mg/km。表明采用本发明制备的颗粒捕集器催化剂在Rh含量相比采用常规方案的对比例下降71.4％的条件下， NOx的排放量依然与高Rh含量涂层方案接近，并且均满足国VI限值要求。
此外，采用本发明实施例4制备的不含Rh方案颗粒捕集器催化剂的NOx 排放较相应的对比例4低约42％以上，且新鲜态和老化态催化剂的排放均满足国VI限值要求。而使用现有常规方法制备的不含Rh的新鲜态和老化态催化剂的NOx排放均超出国VI限值要求。
综合表1和2的试验结果可知，本发明提供的新鲜态和老化态的汽油车颗粒捕集器催化剂可以在保证NOx排放的基础上，实现涂层Rh含量70％以上的降幅，极大降低了cGPF贵金属成本，也减少了对稀有贵金属Rh资源的消耗。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将所需量的La(NO3)3、Ce(NO3)3及Fe(NO3)3溶于去离子水中，搅拌至完全溶解形成溶液，然后加入柠檬酸，并加入相当于上述溶液固化物量1%~5%的二乙二醇丁醚和丙三醇无规聚醚GPE-3000，将上述溶液在70~80℃的水浴中搅拌2~8 h，之后置于真空干燥器中保温8~12 h，干燥完成后置于600~650℃的马弗炉中焙烧4~8 h制得La-Ce-Fe复合氧化物粉体，粉体粉碎备用；
步骤S2、按照所需的化学计量比将Pt(NO3)2溶液和硅溶胶溶液混合搅拌均匀，将得到的混合液以1~20 mL/min的滴加速率逐滴加入步骤S1得到的La-Ce-Fe复合氧化物粉体中，滴加过程中持续搅拌所述La-Ce-Fe复合氧化物粉体，滴加完成后在60~80℃下干燥1~2 h，之后置于500~600℃的马弗炉中焙烧2~4 h制得负载Pt的复合氧化物粉体；
步骤S3、将步骤S2得到的负载Pt的复合氧化物粉体、氧化铝和铈锆复合氧化物按质量比1:5~10:20~40混合，加入去离子水调节混合液的固含量为20%~30%，加入相当于上述混合液固化物质量1%~5%的正丙醇锆溶液，混合液搅拌均匀后球磨至颗粒体积平均粒径为1.5~5μm；
步骤S4、按照质量比m(Rh):m(Pt)=0~0.1将Rh(NO3)3溶液加入到步骤S3制得的混合液中，将混合液置于40~50℃中陈化2~4 h，冷却至室温后制得涂覆用浆液；
步骤S5、将步骤S4制得的涂覆用浆液涂覆在汽油车颗粒捕集器催化剂载体上，在100~200℃下干燥1~2 h，并在500~600℃下焙烧2~6 h后制得汽油车颗粒捕集器催化剂；
步骤S1中各组分的化学计量比如下：n(La3+):n(Ce3+):n(Fe3+)=x:（1-x）:1，n(柠檬酸)：n(La3++Ce3++Fe3+)=2~4:1，其中0.1≤x≤0.5；
步骤S2中所述硅溶胶溶液中SiO2的质量分数为10%~30%，pH=2~4，n(Pt(NO3)2):n(SiO2)=0.05~0.5。
2.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述真空干燥器的真空度为0.07~0.08 MPa，温度为70~80℃。
3.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述氧化铝的晶型结构为γ-Al2O3，比表面积为140~200m2/g。
4.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述铈锆复合氧化物的比表面积为50~80 m2/g，按质量分数计，所述铈锆复合氧化物包括以下组分：80%~90%的CeO2+ZrO2，余量为La2O3、Pr6O11、Nd2O3和Y2O3中的一种或多种的组合，其中CeO2的含量不低于20%。
5.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述正丙醇锆溶液的质量分数为60~70%，溶剂为正丙醇。
6.根据权利要求1所述的汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述汽油车颗粒捕集器催化剂载体为壁流式堇青石蜂窝陶瓷载体，载体目数为200~300，孔隙率为60%~65%，平均孔径为15~20 μm。
7.一种汽油车颗粒捕集器催化剂，其特征在于，采用权利要求1-6之一所述制备方法制备而成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117046490B (zh) * 2023-10-13 2023-12-29 无锡威孚环保催化剂有限公司 低背压高捕集催化剂的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1631531A (zh) * 2003-12-24 2005-06-29 中国科学院生态环境研究中心 含硫富氧尾气中氮氧化物净化催化剂
CN108295851A (zh) * 2018-01-25 2018-07-20 无锡威孚环保催化剂有限公司 汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法
CN109046348A (zh) * 2018-08-24 2018-12-21 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种汽油车用尾气多元催化剂及其制备方法
CN111315480A (zh) * 2017-11-02 2020-06-19 巴斯夫公司 作为三元催化剂应用的铑载体的氧化铌掺杂材料
CN111921526A (zh) * 2020-08-18 2020-11-13 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种单涂层汽油车三效催化剂的制备方法
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2318673T3 (pl) * 2008-02-05 2020-03-31 Basf Corporation Układy obróbki emisji w silniku benzynowym mające wychwytywacze cząstek stałych
CN101249438B (zh) * 2008-03-21 2011-08-17 无锡威孚环保催化剂有限公司 三层次结构的金属复合氧化物材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1631531A (zh) * 2003-12-24 2005-06-29 中国科学院生态环境研究中心 含硫富氧尾气中氮氧化物净化催化剂
CN111315480A (zh) * 2017-11-02 2020-06-19 巴斯夫公司 作为三元催化剂应用的铑载体的氧化铌掺杂材料
CN108295851A (zh) * 2018-01-25 2018-07-20 无锡威孚环保催化剂有限公司 汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法
CN109046348A (zh) * 2018-08-24 2018-12-21 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种汽油车用尾气多元催化剂及其制备方法
CN111921526A (zh) * 2020-08-18 2020-11-13 无锡威孚环保催化剂有限公司 一种单涂层汽油车三效催化剂的制备方法
CN112221494A (zh) * 2020-11-11 2021-01-15 中自环保科技股份有限公司 一种适用于汽油车尾气净化的含Pt催化剂及其制备方法

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