[发明专利]用于净化废气的催化剂

说明书

本发明涉及一种用于净化废气的催化剂及其制备方法。更具体地讲，本发明涉及一种用于净化汽车尾气和工业废气的催化剂及其制备方法。

随着汽车工业的发展，汽车尾气所造成的大气污染，特别是城市的大气污染已十分严重。近年来，我国的机动车保有量保持着较快的增长势头，汽车排放的污染物对城市大气污染的贡献已达到很高的比例。汽车尾气有害气体主要由CO、NO_x、CH等成分构成。这些气体对人体健康以及公共环境的危害很大。目前，控制汽车造成的污染已成为城市的污染治理的一个紧迫的任务。

目前已有不少有关汽车尾气净化催化剂方面的研究和专利，如CN85109694，CN1119127A，CN1072107，US4820678，US5164350，US5182249等，这些专利可以有效地控制CO、CH、NO的排放。可是人们对汽车尾气净化催化剂提出了更高的要求，随着公路建设的发展，车速的提高，要求三元催化剂具有稳定的抗高温性能。另外，大量的汽车尾气是在启动时排出的，降低催化剂的起燃温度成为目前三元催化剂研制工作中的一个非常重要的方向。

目前，废气净化催化剂的载体改性时普遍采用活性Al₂O₃，但是，众所周知，随着温度升高，氧化铝会发生相变，如下式所示：

随着相变的发生，氧化铝的比表面积也会随之减小，从而导致催化剂活性组分，特别是贵金属活性组分聚积和被包裹，而导致催化剂活性下降，寿命缩短。因此改性氧化铝，使其在高温下仍具有高比表面积，成为尾气净化催化剂研制工作中的关键。其中美国专利5260241中介绍了磷酸盐对氧化铝的改性。CN1160599A中，用铁铬木质素磺酸盐改性氧化铝浆料，从而达到对氧化铝涂层的改性。

本发明的目的是提供一种三元催化剂，使其具有很高的催化转化效率，良好的抗铅、硫中毒性能，以及较长的耐久性能的同时，着重提高催化剂的抗高温性能，降低催化剂的起燃温度。

本发明的催化剂选用的载体是堇青石蜂窝载体，表面含有由ABC三种氧化物和碳酸盐改性的活性氧化铝层，A为至少一种Ca，Ba，Sr，Mg的氧化物或碳酸盐、B为La，Ce的混合氧化物或碳酸盐、C为：Zr，Y，Si中至少两种的混合氧化物。

改性的活性氧化铝层的重量为载体重量的8-25％，其中，A为氧化铝涂层质量分数的0.5-8％，B为氧化铝涂层质量分数的3-35％，C为氧化铝涂层质量分数的0.1-5％。

其中，B中Ce∶La的摩尔数比为2-4∶1。

本发明催化剂活性组分由两层组成：

第一层由复合氧化物DEF组成，其含量为催化剂质量分数的0.1-10％。

D选用La、Ce一种；E选用Mg、Ca、Sr的一种或两种；F由Mn的氧化物和至少一种Cu、Cr、Ni、Fe的氧化物组成。

其中D/E＝0.1-7，E/F＝0.1-2。

第二层由贵金属Pt-Rh-Pd组成，贵金属的总含量为催化剂质量分数的0.001-1.5％。贵金属组份中，Pt/Rh质量分数比为3-10∶1。

本发明的催化剂还可以通过如下措施来实现：

催化剂选用的载体是堇青石蜂窝载体，表面含有由ABC三种氧化物和碳酸盐改性的活性氧化铝层，A为至少一种Ca，Ba，Sr，Mg的氧化物或碳酸盐、B为La，Ce的混合氧化物或碳酸盐、C为：Zr，Y，Si中至少两种的混合氧化物。

改性的活性氧化铝层的重量为载体重量的8-25％，其中，A为氧化铝涂层质量分数的0.5-8％，B为氧化铝涂层质量分数的3-35％，C为氧化铝涂层质量分数的0.1-5％。

其中，B中Ce∶La的摩尔数比为2-4∶1。

本发明催化剂活性组分由两层组成：

第一层由复合氧化物DEF组成，其含量为催化剂质量分数的0.1-10％。

D选用La、Ce一种；E选用Mg、Ca、Sr的一种或两种；F由Mn的氧化物和至少一种Cu、Cr、Ni、Fe的氧化物组成。

其中D/E＝0.1-7，E/F＝0.1-2。

第二层，贵金属采用单Pd，贵金属的总含量为催化剂质量分数的0.001-1.5％，应至少一种La、Mo、Zr的氧化物作为助剂，助剂含量为贵金属质量分数的1-10倍。

本发明催化剂的制备方法包括以下步骤：

1).堇青石蜂窝载体表面改性活性氧化铝层的制备