[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

本发明涉及一种汽车尾气净化催化剂及该催化剂的制备方法。

背景技术

随着环境问题的日益突出，大气污染问题越来越受到了人们的关注和重视。大气污染的主要来源之一是汽车排放的尾气造成的空气污染。研究表明：大城市中40％以上的NOx，80％以上的CO和70％以上的HC来自汽车尾气。近年来，随着我国经济迅猛发展，人民生活水平显著提高，汽车数量也在快速增长中。汽车数量的增加使得汽车排放的污染物总量增加，占空气污染物的比重也在增加，从而严重影响了人类居住的环境。

为了控制汽车尾气排放给环境和人类带来的危害，世界上许多国家都制定了日益严格的汽车尾气排放法规。在汽车尾气的排气系统中安装汽车尾气净化催化剂是对汽车尾气进行净化的最重要的手段之一。

汽车尾气净化催化剂一般包括载体以及负载在载体上的涂层，该涂层一般含有基质、活性组分、助剂等。所述载体例如可以是堇青石蜂窝陶瓷。所述基质可以是各种氧化物，例如，氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化锆等。所述活性组分一般可以是钯、铂、铑等。影响汽车尾气净化催化剂的性能的因素很多，例如，催化剂中各成分的选择、活性组分的负载方法、涂层的涂布工艺以及涂层结构等均会对催化剂的性能产生或大或小的影响。

《单钯汽车尾气催化剂研究进展》(李玉山，王来军，文明芬，杨栋，宋崇立，陈靖，化工新型材料，New Chemical Materials，2006年，07期)中提到了一种单钯催化剂，该催化剂以2％的Pd作为活性组分，70％CeO₂和30％ZrO₂作为助剂，并用少量的SiO₂稳定CeO₂。该催化剂的性能能与铂、铑催化剂相媲美。

另外，CN1272400A公开了一种用于汽车尾气净化的催化剂，包括用γ-Al₂O₃和稀土改性的多孔性陶瓷载体和催化活性组分，其特征在于，所述改性陶瓷载体包括陶瓷载体基体和基体之上涂覆的一层γ-Al₂O₃涂层以及在所述γ-Al₂O₃涂层上涂覆的一层选自镧或铈或其混合物的稀土金属氧化物涂层，所述催化活性组分为过渡金属元素的氧化物和贵金属，其中所述过渡金属元素为钴、镍、锰、钡和锆，所述贵金属为钯，其中，过渡金属的混合氧化物涂布于所述稀土金属氧化物涂层之上，所述贵金属涂布于所述过渡金属的混合氧化物涂层之上。

但是现有技术中的汽车尾气净化催化剂仍然存在低温活性和高温稳定性差、CO、HC和NOx的转化率低的缺点。低温活性一般用催化剂的起燃温度来衡量，起燃温度是某一特定组分转化50％的温度。因为汽车在冷启动过程中产生的尾气的排放量占总排放量的比例较高，所以低温活性越好，即起燃温度越低，则净化尾气的效果越好。另外，汽车尾气净化催化剂经常直接暴露于高温尾气下，因此，催化剂必须具有优良的高温稳定性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的汽车尾气催化剂低温活性和高温稳定性差、CO、HC和NOx的转化率低的缺点，提供一种低温活性和高温稳定性好、CO、HC和NOx的转化率高的汽车尾气催化剂及其制备方法。

本发明提供了一种汽车尾气净化催化剂，该催化剂包括具有规整结构的载体和在该具有规整结构的载体上的涂层，该涂层含有基质和负载在基质上的活性组分，其中，所述涂层分为两种，分别记作涂层A和涂层B，所述具有规整结构的载体分为两段，包括一段载体和另一段载体，所述涂层A负载在所述一段载体的内表面和/或外表面，所述涂层B负载在所述另一段载体的内表面和/或外表面，所述涂层A的基质为γ-氧化铝，所述涂层B的基质为氧化铈。

本发明还提供了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，该方法包括在具有规整结构的载体上形成涂层，该涂层含有基质和活性组分，其中，所述涂层分为两种，分别记作涂层A和涂层B，具有规整结构的载体分为两段，包括一段载体和另一段载体，所述涂层A负载在所述一段载体的内表面和/或外表面，所述涂层B负载在所述另一段载体的内表面和/或外表面，所述涂层A的基质为γ-氧化铝，所述涂层B的基质为氧化铈。