[发明专利]氮氧化物储存还原催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学催化剂及其制备技术领域，特别是涉及一种用于汽车贫燃发动机尾气净化的抗烧结氮氧化物储存还原Pt-BaO/Al₂O₃催化剂的制备方法。 

背景技术

氮氧化物主要是由燃煤、柴油和汽油等物质的燃烧产生，排放到大气中会对环境带来严重影响，例如臭氧层破坏、酸雨。随着环境保护要求的日益迫切，如何更为有效地减少氮氧化物的排放成为当今世界面临的一个重要问题。 

贫燃发动机能显著减少汽车油耗和CO₂排放，是未来汽车发动机的主流技术。目前贫燃发动机难以应用的主要障碍在于贫燃富氧尾气中氮氧化物的高效催化消除。氮氧化物储存还原(NO_x Storage-Reduction，NSR)是解决贫燃汽车尾气中氮氧化物消除的一种最有前景的技术途径。这种方法首先将贫燃富氧尾气中的氮氧化物以硝酸根形式储存于催化剂中，然后再周期性地将发动机切换至富燃条件运行，使储存的氮氧化物被富燃尾气中的还原性组分CO、烃类物质(HC)所还原。以Pt和BaO为主要活性组分，以Al₂O₃为主要载体成分的Pt-BaO/Al₂O₃催化剂是典型的NSR催化剂。由于NSR催化剂需要周期性地在高温条件下脱硫，并且在富燃气氛中还原性组分CO、HC的燃烧可能会在催化剂床层中形成局部热点，Pt-BaO/Al₂O₃催化剂在这些高温环境中会有明显的失活。因此，须使用大量的催化剂才能保证NSR尾气处理系统在汽车寿命期内具有足够的氮氧化物消除能力。在这种情况下，氮氧化物储存还原尾气净化技术中贵金属的使用量是目前化学计量比发动机尾气净化的三效催化技术中的两倍多。因此提高NSR催化剂的抗烧结性能是降低NSR尾气净化技术成本的关键所在。 

发明内容

本发明提供了一种氮氧化物储存还原催化剂的制备方法，该方法得到的催化剂较强的抗高温烧结性能，能在高温焙烧(800℃)后，在Pt负载量显著降低的情况下，具有较高的NO_x储存容量以及将储存的NO_x高选择性地还原为N₂的催化能力。 

所述催化剂由多孔金属氧化物载体，以及负载于所述金属氧化物载体上的活性组分Pt和BaO组成，所述制备方法包括下述步骤： 

A：将所述金属氧化物载体加入铂的前驱体溶液，并在干燥和焙烧后获得负载Pt的金属氧化物； 

B：将所述负载Pt的金属氧化物载体加BaO的前驱体溶液，并干燥和焙烧以获得所述催化剂。 

所述金属氧化物包括但不限于ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、SiO₂。根据本发明的一个实施方式，所述金属氧化物为Al₂O₃。所述Al₂O₃是通过如下步骤制备： 

A1：制备铝的氢氧化物； 

A2：将得到的氢氧化物洗涤后在50～150℃下干燥，然后在450～800℃焙烧以获得所述Al₂O₃。 

由此得到的Al₂O₃比表面积大、孔隙率高。 

根据本发明的一个实施方式，所述步骤A中的干燥温度为50～150℃，焙烧温度为450～800℃。所述步骤B中的干燥温度为50～150℃，焙烧温度为450～800℃。 

根据本发明的一个实施方式，所述步骤A、B中的前驱体为可溶性的无机盐或有机盐。所述铂的前驱体可以为Pt(NH₃)₄(NO₃)₂、H₂PtCl₆或H₂PtCl₄。所述BaO的前驱体为Ba(NO₃)₂或Ba(CH₃COO)₂。 

根据本发明的一个实施方式，所述焙烧方法为在流动空气中进行。在流动空气下焙烧，升温速率容易控制，并使得温度能够均匀分布，从而得到结构均匀的焙烧物。