[发明专利]一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护催化剂技术领域，尤其涉及一种用于净化汽 车尾气的催化剂及其制备方法。

背景技术

汽车尾气催化转化器的核心部分是催化剂，其工作原理是利用排 放废气中残余的氧和排气较高的温度，在催化剂表面进行氧化-还原 反应，使有害物质CO、碳氢化合物(HC)和NOx转变成无毒害的 CO₂、H₂O和N₂，从而减少对环境的污染。现在使用最多的汽车尾气 催化剂能同时进行还原和氧化反应，对汽车尾气中的有害气体HC、 NOx和CO都能起到净化作用的三效催化剂(TWC)。随着我国汽 车尾气排放法规的日益完善，对汽车尾气的排放控制越来越严格，因 此，要求汽车尾气净化催化剂具有优良的催化性能以及良好的抗热老 化耐久性能。

现在一般汽车尾气净化催化剂的活性组分是贵金属，例如Rh-Pt、 Rh-Pd、Rh-Pt-Pd、Pt-Pd、Pd这几种组合就是汽车尾气净化催化剂 中最常见的活性组分。普遍使用的铂铑基贵金属三元催化剂主要通过 Pt的氧化作用净化HC，CO，通过Rh的还原作用净化NOx。但由 于其资源紧缺、价格昂贵，造成整个催化剂成本较高。

为解决Pt，Rh的供需矛盾，国内外开始开发价格相对便宜Pd-Rh 等富Pd催化剂，并取得了一定的成效。如CN1010282、CN1803263、 CN100998941等，这些专利发明的催化剂具有空燃比范围宽，催化活 性好，抗中毒能力好的特点，但还存在起燃温度较高，高温抗老化性 能较差的缺陷。

发明内容

本发明针对上述现有技术中催化剂存在的缺陷，提供了一种低温 起燃活性好，高温抗老化的汽车尾气净化催化剂及其制备方法。

本发明所提供的催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，以活性氧化 铝和储氧材料为涂层，以贵金属钯、铑为催化剂活性组份，涂层为双 层结构，其中第一层负载在载体上，含有活性氧化铝和储氧材料；第 二层负载在第一层涂层之上，含有活性氧化铝，含或不含储氧材料。 贵金属钯、铑分别负载于不同的材料之上，其中铑负载在第一层的储 氧材料上、钯负载在第二层的活性氧化铝上。

本发明提供的上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)用铑的可溶性盐溶液以浸渍的方式负载于储氧材料中，干燥 焙烧，制得铑改性储氧材料；

(2)用钯的可溶性盐溶液以浸渍的方式负载于活性氧化铝中，干 燥焙烧，制得钯改性氧化铝；

(3)将制得的铑改性储氧材料、钯改性氧化铝分别与水、粘结剂 混合球磨至1-10μm，制成第一层、第二层涂层浆料；

(4)将所述第一层、第二层涂层浆料依次涂敷在催化剂载体上， 干燥、焙烧，得到所述催化剂。

上述方案采用了双涂层双分散技术工艺使Pd和Rh两种活性组 分分布在不同的催化剂涂层结构中，这在一定程度上防止了高温空 气老化过程中形成Pd-Rh合金。

本技术方案将Rh负载于储氧材料上，避免高温下Rh与氧化铝 发生相互作用降低催化活性，而且经过高温老化后，储氧材料的储氧 性能虽然略有下降，贵金属却能保持较好的催化性能。

另外，由于Pd和Ce的相互作用降低了Pd的催化活性，而在 高温时CeO2的储氧功能能够提高TWC的活性，故将Pd负载在活 性氧化铝上，加少量或不加储氧材料；而Pd的低温起燃活性优于Rh， 故Pd分布于顶层提供低温时的催化活性，而Rh分布于底层提供高 温时的催化活性。

本发明提出的Pd-Rh催化剂及其制备方法，该方法中催化剂采 用了双涂层双分散技术工艺，使Pd和Rh两种活性组分分布在不同 的催化剂涂层结构中，其中底层由分散于储氧材料上的Rh与Al₂O₃构成，顶层由分散于涂层Al₂O₃上的Pd构成。按本发明的技术方案 制得的催化剂，低温起燃活性好，耐老化性能优，能够满足低排放要 求。

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 具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述 的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。