[发明专利]天然气车辆尾气净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能天然气车尾气净化催化剂及其制备方法，该催化剂对CO、HC、NOx有较高的催化转化性能，特别是能在低温下有效的转化甲烷。

背景技术

车辆尾气排放法规的日益严格以及石油资源的枯竭，普通汽油机和柴油机为了满足严格的排放法规需要投入大量的资金，加上石油价格的上涨，因此需要寻找清洁的替代能源。为此世界各国加大对替代燃料车辆的研发力度，天然气车辆一系列优点而成为了近几年发展最迅速的替代燃料汽车。

天然气车辆的污染物排放相对于汽油车和柴油车较低，但要满足日益严格的的排放法规，仍需要加装尾气净化催化剂。天然气车辆的尾气排放中的HC中绝大多数都是甲烷(90-95％)，甲烷是最难被氧化的烃类，催化剂对甲烷须有较高的转化效率；天然气发动机的冷启动时间比燃油发动机长；催化剂操作温度高。汽油车和柴油车的催化剂不适用于天然气车尾气的净化。天然气车尾气净化催化剂必须具有对包括甲烷在内的HC具有高的低温转化效率和稳定性。

与燃油车尾气催化剂一样，天然气车尾气净化催化剂绝大多数使用贵金属。贵金属特别是其中的Pd对甲烷的净化效果要远高于其他金属催化剂，且贵金属的抗硫中毒性能也高于其他金属催化剂，其中Pt对尾气中硫的抗中毒能力最好。

负载材料对催化剂的性能存在较大的影响，一些研究研究者利用新型的载体材料制备了天然气车尾气催化剂。

S.H.Yuan等人制备出一种满足EuroIII排放标准的天然气三效催化剂，以新型储氧材料Ce_0.45Zr_0.45Y_0.05La_0.05O₂和La改性的γ-Al₂O₃为载体分别负载Pt和Rh，贵金属总含量为1.4g/L，测得对天然气车辆尾气模拟气(VHSV＝33,000，0.04％CH₄，0.45％CO，0.07％NO，10％CO₂，10％H₂O，N₂为平衡气)的转化率如下：CH₄、CO、NO的起燃温度(转化率为50％时的温度)分别为：368℃，245℃和256℃[Chin.J.Catal.，2007，28(5)：401-403.]。

D.Fino等用溶液燃烧法(CSC)制备了CoCr₂O₄，将制备的材料应用于CNG车辆尾气净化催化剂，其制备过程如下：先将γ-Al₂O₃在200目的陶瓷蜂窝载体上用原位CSC法合成，再将制备的CoCr₂O₄负载在γ-Al₂O₃上，用浸渍法将Pd负载上，γ-Al₂O₃、CoCr₂O₄和Pd的质量比为100∶15∶1，经过热处理后制得CNG车辆尾气净化催化剂，对模拟气(0.4vol％CH₄，10vol％O₂，N₂平衡气)进行了活性测试，在空速10,000h^-1的条件下，测得甲烷的起燃温度为330℃[Catal.Today，2006，117：559-563.]。

CN1994559A以铈锆固溶体、稀土氧化物(包括La₂O₃，BaO等)氧化铝的混合物为载体，负载活性组分铂、铑、铈的混合氧化物，以1.5％的CO、1500ppm的甲烷、1000ppm的NO、0-5％的氧气，氮气为平衡气，配成的模拟气，空速为40,000h^-1，测得甲烷的起燃温度为220℃左右。

U.S.P.5318760制备了一种新型压缩天然气车尾气催化剂，该催化剂的工作条件为稀燃，且是两端催化剂，第一催化剂以Cu/HZSM-5为涂层材料，且在尾气进入第一催化剂之前先加比甲烷更容易与NOx反应的烃类，在尾气流经的下端安装一以La₂O₃改性的γ-Al₂O₃负载的Pd为活性组分的三效催化剂。

发明内容

本发明主要解决了尾气净化催化剂对包括甲烷在内的HC的低温净化，且催化剂具有高的稳定性。