[发明专利]一种汽车尾气催化净化的催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于一种处理废气的催化剂，具体地说涉及一种汽车尾气催化净化的催化剂及其制备方法。

众所周知，汽车尾气排放严重污染人类赖以生存的大气环境，并极大威胁着人类的身体健康。随着人们对汽车尾气排放污染危害性认识的加深，世界各国纷纷制定更加严格的汽车尾气排放标准法案，如美国加洲决定实施更加严格的排放法案，即过渡低排放车辆(TLEV)、低排放(LEV)和超低排放车辆(ULEV)标准。最大限度的减少汽车尾气排放成为我国和国际社会共同面临的迫待解决的难题。目前，催化净化转化器和闭环控制电喷发动机技术成为控制汽车尾气排放的主流技术。

催化转化技术是减少汽车排气污染的简单而有效的方法。自70年代以来许多国家都在积极研究和开发汽车尾气净化催化剂，目前已有不少关于汽车尾气净化催化剂的研究和专利。如中国专利CN97120101，该专利描述了一种以水合氧化铝干胶粉的浆状液体作浸渍原液，加入多种组分如：La、Mn、Cu等制成的催化剂。该催化剂内层为钙钛矿型结构，外层为尖晶石结构，这种特殊结构的氧化物催化剂的致命弱点是起燃温度(即反应物转化率为50％时的反应温度)过高，一般在250-300℃左右。另如US 5013705，该专利描述了一种以含γ-Al₂O₃和Zr、La等多种组份的悬浮液作浸渍原液制成的含Pd、Pt催化剂，该催化剂的起燃温度解释仍然过高，在310℃以上，而根据FTP(美国联邦政府测定法)测定，60-80％的CO是在冷启动2分钟内排放，由此可见，冷启动问题是普遍存在的严重问题。

本发明的发明目的是提供一种具有低温起燃性和高活性的汽车尾气催化净化的催化剂及其制备方法。

本发明的催化剂各组份重量比如下：

蜂窝陶瓷：γ-Al₂O₃∶CeO₂∶Pd＝16-18.35∶1.65-4∶0.0025-1∶0.02-0.2

本发明催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)氧化铝溶胶的制备

将金属铝与氯化铝、蒸馏水按一定的比例混合，其中金属铝与氯化铝的摩尔比为2-8∶1，1摩尔金属铝需要200-1000ml蒸馏水；在50-100℃的温度下回流2-48小时，制得稳定、透明的氧化铝溶胶；

(2)在氧化铝溶胶中加入一定量的有机分散剂溶液和有机增粘剂混合均匀，制得浸渍用原液，该有机分散剂溶液的重量百分比浓度为15-30％，分散剂溶液与氧化铝溶胶的体积比为1∶1-3，粘结剂的加入量占浸渍用原液体积的1-5％；

(3)按蜂窝陶瓷：γ-Al₂O₃∶CeO₂∶Pd重量比为16-18.35∶1.65-4∶0.0825-1∶0.02-0.2的比例，将蜂窝陶瓷加入到浸渍用原液中浸渍1-2小时，取出蜂窝陶瓷在120℃干燥1-4小时，再于300-500℃焙烧3-5小时，制得表面涂有γ-Al₂O₃的蜂窝陶瓷载体；

(4)按(3)步骤中给出的配比，将表面涂有γ-Al₂O₃的蜂窝陶瓷浸入硝酸铈溶液中，浸渍2-4小时，取出后在120℃干燥2-4小时，并在300-600℃焙烧2-10小时，制得表面涂有CeO₂和γ-Al₂O₃的蜂窝陶瓷载体；

(5)按(3)步骤中给出的配比，将表面涂有CeO₂和γ-Al₂O₃的蜂窝陶瓷浸入pH＝1-7的PdCl₂溶液中，浸渍2-6小时，取出后在120℃干燥2-5小时，并在550℃焙烧2-10小时，制得催化剂。

如上所述的有机分散剂是聚乙烯醇、甲基纤维素、有机胺等。

如上所述的有机增粘剂是聚环氧乙烯、甲基纤维素等。

本发明所述催化剂以CeO₂作助剂，在汽车尾气催化剂中CeO₂具有明显的储氧作用，并且与贵金属Pd发生相互作用，稳定了贵金属的分散，促进了氧的传递。同时CeO₂也是良好的耐热稳定剂。CeO₂助剂的加入，既提高了催化剂的活性又提高了催化剂的耐热稳定性。本发明所述催化剂具有良好的低温性能。