[发明专利]一种双层贵金属活性组份催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贵金属催化剂，具体地说，涉及一种双层贵金属活性组份催化剂及其制备方法，所述催化剂含有贵金属活性组份第一涂层和贵金属活性组份第二涂层。

背景技术

三效催化剂是指能够通过催化氧化反应和催化还原反应，将机动车废气中的CO、HC及NOx转化成无公害的水蒸气H₂O、氮气N₂和二氧化碳CO₂等。随着排放法规的进一步加严，对三效催化剂提出更苛刻的要求，为降低发动机在冷起动阶段污染物排放量，要求催化剂安装在离发动机排气口更近的位置，催化剂需有更好的耐高温性能；为提高发动机燃油经济性，要求开发稀燃型三效催化剂，三效催化剂只有在理论空燃比时才能对排气污染物的三种主要污染物(HC、CO和Nox)同时进行有效地催化净化，稀燃时排气中氧气过量，在催化剂表面过量的氧气将氧化掉绝大部分还原剂(HC和CO)，从而抑制了催化剂对NOx催化还原。因此，三效催化剂要求具有以下特征：较好的抗高温老化性能；低的起燃温度；稀燃条件下对氮氧化物的催化还原能力强。

贵金属Pd、Pt、Rh作为活性组份在三效催化剂中得到普遍应用。三种贵金属中Pd催化剂对HC的氧化具有很好的活性，抗高温能力也较强，优于Pt和Rh，但抗中毒能力较差，尤其对SO₂和铅Pb中毒比较敏感。贵金属铑Rh对氮氧化物NOx的还原活性较高，但在高温下易与Pd生成合金，使其催化活性大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层贵金属活性组份催化剂，活性组份在催化剂上分层分布，发挥不同的作用，从而大大提高活性组份的利用率。

本发明的另一目的是提供一种双层贵金属活性组份催化剂的制备方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种双层贵金属活性组份催化剂，其活性组份呈分层分布，采用双层涂覆方法制备，其制备过程包括如下步骤：

1)将活性氧化铝、铈锆固溶体和硝酸进行混合，然后加水进行研磨混合，控制总的固含量为30～60％，制成氧化铝浆料C0；

2)然后将载体浸入浆料C0后，取出，吹尽残留浆料，进行烘干和焙烧，制成半成品G0；

3)取浓度为20～30％的钯盐溶液P0，将上述催化剂半成品G0浸渍于钯盐溶液P0中，取出，吹净残液，焙烧，制成催化剂半成品G1；

4)将催化剂半成品G1再浸入浆料C0中，取出，吹尽残留浆料，烘干并焙烧，制成半成品G2；

5)取浓度为20～30％，Pt∶Rh＝5～10∶1的溶液P1的溶液P1，将上述催化剂半成品G2浸渍于活性组份溶液P1中，取出，吹净残液，焙烧而成。

其中，步骤1)中活性氧化铝、铈锆固溶体和硝酸的重量配比为：20～50∶5～10∶0.3～1。所述的水为去离子水。

所述研磨混合的时间为3～12hrs。

步骤2)中所述载体为金属或陶瓷蜂窝载体，载体在使用前须经清洗、氧化或干燥等过程进行预处理。

载体浸入浆料C0中的时间为3～15s。

烘干温度为80～120℃，时间为1～3h；焙烧温度为500～750℃，时间为1～4h。

步骤3)中所述钯盐为硝酸钯或醋酸钯。

催化剂半成品G0浸渍的时间为5～25分钟。

焙烧温度为300～500℃，时间为1～3hrs。

步骤4)中浸入浆料C0的时间为3～15s。

烘干温度为80～120℃，时间为1～3h；焙烧温度为500～750℃，时间为1～4h。

步骤5)中催化剂半成品G2浸渍的时间为5～25分钟，焙烧温度为300～500℃，时间为1～3hrs。

吹净残液可采用0.15～0.25MPa的压缩空气进行；吹净残留浆料可采用0.25～0.45MPa的压缩空气进行。

为了实现本发明另一目的，本发明的一种双层贵金属活性组份催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将活性氧化铝、铈锆固溶体和硝酸进行混合，然后加水进行研磨混合，控制总的固含量为30～60％，制成氧化铝浆料C0；

2)然后将载体浸入浆料C0后，取出，吹尽残留浆料，进行烘干和焙烧，制成半成品G0；

3)取浓度为20～30％的钯盐溶液P0，将上述催化剂半成品G0浸渍于钯盐溶液P0中，取出，吹净残液，焙烧，制成催化剂半成品G1；

4)将催化剂半成品G1再浸入浆料C0中，取出，吹尽残留浆料，烘干并焙烧，制成半成品G2；