[发明专利]用于脱除稀燃发动机尾气中的氮氧化物存储还原催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于脱除稀燃发动机尾气中的氮氧化物存储还原催化剂及制备方法，更具体地讲，涉及一种用于脱除稀燃发动机尾气中的氮氧化物存储还原催化剂及制备方法。

背景技术

据统计，2010年中国汽车产销量均超过1800万辆。随着经济水平的不断发展，汽车产销量将保持持续增长的势头。汽车行业的高速发展，也带来了能源短缺和环境污染的问题。在此大背景下，稀燃技术应运而生。稀薄燃烧技术是降低汽车尾气排放和减少燃油消耗的有效措施。稀燃发动机稳定工作的空燃比为23～27，尾气中氧浓度一般高于5％，具有节约燃料，减少温室气体、CO和颗粒物排放等优点；但是，过量氧的存在不可避免地造成了高浓度氮氧化物(NO_x)的产生与排放。采用传统三效催化技术无法有效解决氮氧化物的问题。针对富氧条件下NO_x脱除，常见的方法包括NO_x催化分解、选择性催化还原技术和NO_x存储还原技术。在常温常压下，NO_x催化分解反应速度较慢，不易发生。而选择性催化还原技术需要额外提供还原剂，且活性温度窗口较窄，催化剂耐水热稳定性较差。日趋严格的排放法规给尾气净化技术提出了更高的要求和迫切的技术需求，研究开发富氧条件下机动车尾气中氮氧化物的脱除(脱硝)技术成为当务之急。

1996年，丰田公司提出用氮氧化物存储还原(NO_xStorage Reduction，NSR)技术来解决稀燃发动机的NO_x污染问题。氮氧化物存储还原技术的工作原理为：在稀燃阶段，NO_x经吸附、氧化和扩散等过程，最后以盐类(硝酸盐和亚硝酸盐)形式存储于材料中。在富燃阶段，硝酸盐和亚硝酸盐分解，释放出NO_x，在HC、CO和H₂等还原剂存在下还原为环境友好的N₂。氮氧化物存储还原技术因具有脱硝效率高、不外加还原剂以及较好地解决了低温尤其是冷启动与怠速行驶时NO_x与未燃HC的排放问题等优点，而成为适用于脱除稀燃发动机氮氧化物的一种有效手段；其中，高性能氮氧化物存储还原催化剂的设计开发是该技术的核心。

氮氧化物存储还原催化剂主要由载体、存储组分和活性组分构成。丰田公司开发的典型氮氧化物存储还原催化剂为Pt/BaO/Al₂O₃，已经在无硫或超低硫燃料的日本市场成功投放使用。氮氧化物存储还原催化剂存在的主要问题包括：活性温度窗口较窄，抗硫中毒，水热老化能力较差等。因此，开发宽活性温度窗口，抗硫中毒，水热老化能力较强的氮氧化物存储还原催化剂等是该领域的重点。

目前国内关于氮氧化物存储还原催化剂制备方法的专利还未见报道，因此，开发宽活性温度窗口，同时具有较强抗硫中毒，水热老化能力催化剂制备方法就显得尤为必要。本发明涉及了一种脱除稀燃发动机尾气中的氮氧化物存储还原催化剂及制备方法。

发明内容

本发明提供了一种脱除稀燃发动机尾气中的氮氧化物存储还原催化剂及制备方法。

本发明的用于脱除稀燃发动机尾气中氮氧化物存储还原催化剂，其结构为(50％～75％)(M/BaO/Ce_xZr_1-xO₂)+(50％～25％)(N/Al₂O₃)，其中x＝0.6～0.8；M为Pt或/和Pd，N为Rh或/和Pd；但M和N不能同时只为Pd。

本发明的脱除稀燃发动机尾气中的氮氧化物存储还原催化剂的制备方法，以可溶性的铈盐和锆盐为原料，碱为共沉淀剂，聚乙二醇为增稠剂，按照Ce与Zr原子比6∶4～8∶2制得铈锆粉载体；以可溶性钡盐为原料，采用等体积法负载在铈锆粉载体上，其中，BaO占催化剂质量的20～40％；然后，等体积法负载占催化剂质量1.0～3.0％的贵金属Pt或/和Pd的一种或两种，制得(Pt或/和Pd)/BaO/Ce_xZr_1-xO₂样品I；以Al₂O₃为载体，等体积法负载占催化剂质量0.5～2.0％的贵金属Rh、Pd的一种或两种，制得(Rh，Pd)/Al₂O₃样品II；样品I和II以质量比1∶1～3∶1机械混合制得氮氧化物存储还原催化剂。

具体制备步骤为：