[发明专利]用于在发动机中去除一氧化碳、烃以及微粒物质的催化剂

说明书

本申请是申请日为2007年8月9日、申请号为200710140335.3、名称为“用于在使用高硫燃料的发动机中去除一氧化碳、烃以及微粒物质的催化剂及其制备方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种新复合催化剂及其制备方法，特别涉及在低温条件下将一氧化碳和烃氧化成二氧化碳和水来进行去除、将微粒物质(Particulate Matter，下面简称为PM)和炭烟氧化成二氧化碳来进行去除的用于处理柴油发动机废气的复合催化剂及其制备方法。

背景技术

以往，在陶瓷过滤器上洗涂(wash coating)作为耐火性无机化合物的氧化铝之后，使陶瓷过滤器含浸铂，用以捕获炭烟。炭烟在约350℃以上的温度下发生氧化，因此当所捕获的炭烟量过多时，导致产生急剧的氧化，而瞬间产生局部过热，使陶瓷过滤器熔融(melting)，从而经常产生熔化或破裂的现象，使炭烟直接排出到外部；另一方面，在使用硫含量高的燃料的情况下，陶瓷过滤器的性能急剧下降，不能良好地在低温下氧化一氧化碳和烃，而将一氧化碳和烃排出，从而不能达到防止大气污染的目的。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术中存在的缺陷，提供一种复合催化剂及其制备方法，所述复合催化剂促进在低温下氧化一氧化碳和烃，将其分解成无害的二氧化碳和水，从而持续低温氧化捕获的炭烟，减轻金属泡沫体或陶瓷过滤器的炭烟捕获负荷，在270℃之前达到实现所捕获的炭烟和所去除的炭烟之间的平衡的平衡点温度(BPT，Balance Point Temperature)，持续使用也不会使金属泡沫体或陶瓷过滤器上出现损伤，即使在高硫气氛下，也能够于低温去除炭烟和微粒物质，而不降低性能。

本发明提供一种用于去除一氧化碳、微粒物质和烃的Si-Ti-A-B复合催化剂，其特征在于，所述催化剂中，A是选自Pt、Ru、Ir和Pd中的一种以上的铂族金属；B是选自Cs、Ba、W和Re中的1种以上的第6周期金属。

本发明提供一种用于去除一氧化碳、微粒物质和烃的Si-Ti-A-B复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法通过如下方式制备Si-Ti-A-B复合催化剂：作为Si金属，使用硅烷氧基化合物(Silicon alkoxide)或硅乙氧基化合物(silicon ethoxide)或乙基己氧基异丙醇硅(Silicon ethylhexano isopropoxide)，作为Ti金属，使用TiCl₄或四异丙氧基钛，作为铂族金属A，使用铂、钌、钯和铱中的一种以上的金属化合物，作为第6周期金属B，使用铯、钡、钨和铼中的一种以上的金属化合物；混合上述化合物，然后，在盐酸、硫酸或硝酸水溶液中，于60℃～150℃以60rpm以上的速度搅拌所得混合物3小时以上。另外，可以在通过上述制备方法制备的Si-Ti-A-B复合催化剂中进一步混入作为醇的乙醇、异丙醇或丙醇，以及作为硅烷的六甲基二硅烷、苯基甲基硅烷(phenylmethyl silane)或甲基三甲氧基硅烷，制备催化剂。

本发明中使用的Si-Ti-A-B复合催化剂具有如下优点：在低温下对使用高硫燃料的发动机的PM具有优异的氧化能力，对一氧化碳和烃的氧化效果也非常优异。另外，由于在低温下达到BPT，所以能够提供低温下持续去除PM和烃的效果。由此，当应用于DPF(Diesel Particulate Filter：柴油机微粒过滤器)、局部DPF(Partial Diesel Particulate Filter)或DOC(Diesel Oxidation Catalyst：柴油氧化催化器)等时，能够发挥出优异的效果。

本发明中使用的用于去除一氧化碳、烃和PM的催化剂采用如下方式制备：作为Si金属，使用硅烷氧基化合物或硅乙氧基化合物或乙基己氧基异丙醇硅，作为Ti金属，使用TiCl₄或四异丙氧基钛，作为铂族金属A，使用铂、钌、钯和铱中的一种以上的金属化合物，作为第6周期金属B，使用铯、钡、钨、和铼中的一种以上的金属化合物；将上述化合物混合，并在盐酸、硫酸或硝酸水溶液中，于60℃～150℃以60rpm以上的速度搅拌所获得的混合物3小时以上，从而制备出Si-Ti-A-B复合催化剂，然后，向所制备的Si-Ti-A-B复合催化剂中混入作为醇的乙醇、异丙醇或丙醇，以及作为硅烷的六甲基二硅烷、苯基甲基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或环氧丙氧基丙基甲氧基硅烷(Glycidoxy propyl methoxy silane)，制备催化剂涂布液。