[发明专利]汽车三效催化剂涂层料的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及稀土基复合材料的制备工艺，具体地说是采用氧化铝作为基底材料，采用硝酸铈、醋酸锆共沉淀方法生产的汽车三效催化剂用涂层料的制备工艺。

背景技术

发明专利名称：一种汽油车尾气催化剂及其制备方法，专利申请号：200510040958，公开了一种汽油车尾气催化剂及其制备方法，将贵金属活性组份分散在硝酸盐、有机酸或这两种物质的混合物中可以极大的提高贵金属活性组份在载体上的分散度，提高催化剂的稳定性，延长催化剂的寿命。该技术方案为一种由载体、涂层和活性组份构成的蜂窝催化剂，以内部具有正方形或三角形平行通道，在载体横断面上的通道密度在15至93孔/cm²的茧青石蜂窝陶瓷材料或铁铬铝合金材料作为涂层和活性组分的载体，以含有稀土复合氧化物、轻稀土饰和镧的硝酸盐作为稳定剂，以贵金属铂、钯、铑三种贵金属中的一种或几种作为主要活性组份构成的催化剂，并且在催化剂的制备过程中使用了稀土硝酸盐或有机酸作为贵金属活性组份的分散剂，极大的提高了催化剂的稳定性。稀土硝酸盐分散剂为硝酸镧或硝酸铈，有机酸分散剂为硝酸或醋酸或草酸，所述硝酸镧、硝酸铈、硝酸、醋酸、草酸的添加量均分别为5至50克/升载体。

稀土复合材料具有优良的储放氧性能，目前，已广泛应用于汽车尾气催化转化中。稀土元素的添加可以使催化剂具有较好的热稳定性和恶劣条件下的转化活性，而且可在降低催化剂活性组分含量的情况下仍能保持较高的催化性能。但在稀土材料生产方面，存在着如何提高其比表面积，抗热老化能力，同时降低其粒径，从而提高其性能的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术背景，而提供一种能提高稀土材料比表面积，抗热老化能力，同时降低其粒径的汽车三效催化剂涂层料的制备工艺，此工艺优化操作程序，降低生产成本，使涂层材料具备更好的储氧性能和更好的催化性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：汽车三效催化剂用涂层料的制备工艺，包括氧化铝分散工序、共沉淀原料投料工序、沉淀工序、陈化工序、焙烧和粉碎工序；

氧化铝分散工序将氧化铝粉末通过分散剂在去离子水中搅拌分散均匀；

共沉淀原料投料工序将硝酸铈和醋酸锆投入到上述浆料中；

沉淀工序将沉淀剂倒入上述浆料中，在氧化铝表面反应生成Ce(OH)₄和Zr(OH)₄，直至pH值为8.0至10.0之间；

陈化工序在pH值达到目标值后，搅拌陈化一定时间；

焙烧和粉碎工序将经陈化工序处理的浆料通过一定温度干燥、焙烧后粉碎即得汽车三效催化剂用稀土涂层材料。

为优化上述的技术方案，采取的措施还包括：

上述的氧化铝分散工序中，分散剂完全溶解于去离子水后再投入氧化铝粉末，分散剂为聚乙二醇或柠檬酸；分散剂与去离子水比例范围为5∶100至20∶100。

上述的氧化铝粉末与去离子水的比例范围为1∶1.2至1∶2.0。

上述的共沉淀原料投料工序中，先投入硝酸铈，硝酸铈与氧化铝的质量比范围为1∶1至5∶1，搅拌溶解完全后，再投入醋酸锆，醋酸锆与氧化铝的质量比范围为1∶1至5∶1，继续搅拌使之溶解完全。

上述的沉淀工序中，沉淀剂为氨水或氢氧化钠，沉淀反应式为：

Ce⁴⁺+NH₃·H₂O→Ce(OH)₄；

Zr⁴⁺+NH₃·H₂O-Zr(OH)₄。

上述的陈化工序中，保持搅拌桨转速为150至250转/分钟，然后陈化6小时至24小时，使得共沉淀产物晶化生成微晶，形成稳定的混合物。

上述的焙烧和粉碎工序通过窑炉进行干燥和焙烧，然后经球磨机或气流粉碎机粉碎。

上述的焙烧和粉碎工序中，干燥温度为100℃至200℃，干燥时间为3小时至8小时；焙烧温度为300℃至500℃，焙烧时间为3小时至8小时；碎粉后粒度为5μm至50μm。

与现有技术相比，本发明的汽车三效催化剂用涂层料的制备工艺包括氧化铝分散工序、共沉淀原料投料工序、沉淀工序、陈化工序、焙烧和粉碎工序。其优点在于：一是采用氧化铝作为基底材料，通过分散剂分散基底材料，获得更好的分散性，有利于后续工序的进行；二是采用共沉淀法将稀土原料共沉淀在基底材料上，所得涂层材料具有更好的储氧性能和更好的催化性能，大大降低了稀土基复合材料的生产成本。