[发明专利]一种耐高温活性涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种催化剂技术领域的涂层的制备方法，具体是关于一种耐高温活性涂层的制备方法。

背景技术

三元催化净化器已经成为控制汽车尾气排放的关键技术，可将尾气中的CO、HC和NO_x等有害成分大幅度降低。三元催化净化器一般由载体、活性涂层和活性组分三部分构成。其中常用的载体主要是堇青石蜂窝陶瓷载体。由于蜂窝陶瓷载体的比表面积通常较小，一般需要在载体上涂覆一层大比表面积且结合牢固的涂层材料，一方面为活性组分的高度分散提供支撑，另一方面对活性组分进行调节以改善催化活性和稳定性。

涂层在蜂窝陶瓷载体上的负载量、牢固度以及其耐热稳定性是影响催化剂活性及使用寿命的主要因素。目前三效催化剂活性涂层的制备主要包括载体的前处理、涂层浆料的制备、浆料的涂覆、吹扫、干燥和焙烧等步骤。从活性涂层的制备工艺来看，要得到高质量的涂层，所用浆料必须具有很好的稳定性、流动性、跟载体结合的牢固性，从而提高活性涂层的牢固度和稳定性。活性涂层通常起到分散和稳定活性组分的作用。高温使用环境中长时间运行时，或者经过骤冷骤热变化时，常规三效催化剂活性涂层比表面积降低、织构破坏甚至发生结构变化等，导致处于均匀分散状态的贵金属活性组分的烧结以形成大体积的颗粒，从而导致催化剂性能的快速降低。因此，获得负载量大、与陶瓷载体结合牢固、耐高温的活性涂层对发挥催化剂活性组分的催化性能以及保证催化剂稳定性方面具有至关重要的影响。

中国专利公开号CN101653724A公开了一种催化剂技术领域的陶瓷催化剂表面活性涂层及其制备方法，该涂层的组分及质量百分百为：6.62～33.11%的拟薄水铝石、0～26.49%的γ-Al₂O₃以及0.33～1.96%的添加剂，余量为水。该发明制备出的活性氧化铝涂层具有敷损失小、涂层均匀以及理化性质稳定的优点，所得涂层的脱落率小于1.55%。

目前许多研究工作主要采用改进材料和制备方法和元素掺杂等手段来解决汽车尾气催化剂涂层材料的高温热老化问题。中国专利公开号CN1454707A公开了一种高热稳定性氧化铝及其制备方法。该氧化铝包括氧化铝和添加剂，所说的添加剂为稀土氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物中两种或者两种以上的组合。该发明高热稳定性的氧化铝的制备方法包括如下步骤：将纤维素微晶粉末在稀土、碱土金属、过渡金属盐与铝的盐溶液里进行浸渍，经老化、干燥、焙烧后，即可获得该发明的高热稳定性的氧化铝。在1050℃高温老化15h后，其比表面积维持在80-110m²/g，但该发明没有提及涂层的制备及其牢固性。

中国专利公开号CN1200954A公开了一种高的热稳定性的储氧材料，它含有氧化铈和至少一种选自氧化镨、氧化镧、氧化钇及氧化钕的稳定剂，其中该稳定剂和任选的氧化铈以高度分散状存在于大比表面积载体物质的比表面上，该载体物质是氧化铝、氧化锆、氧化钛、二氧化硅或其它混合氧化物，在900℃空气中煅烧10h后，该储氧物质仍然具有大于20、最好大于30m²/g的比表面积。中国专利公开号CN101690890A公开了一种高热稳定性铈基储氧材料的制备方法，特征是含有二氧化铈和二氧化锆以及少量氧化铝和至少一种选自氧化镧、氧化镨、氧化钇、氧化铽的稀土晶型稳定剂。经1050℃高温老化5h后，其比表面积均高于35m²/g，并且储氧量高于400μmol/g。

中国专利公开号CN101049558A公开了一种高温热稳定性车用催化剂涂层材料及其制备方法。该发明提供的复合氧化物其各氧化物的重量百分比含量为Al₂O₃∶70-80wt%、LaO_x∶10-20wt%、CeO₂∶3-5wt%、BaO∶3-8wt%。该复合氧化物在1000℃的高温下处理2小时，其比表面积维持在105-115m²/g。

中国专利公开号CN101249459A公开了一种汽车尾气净化器高性能纳米组合催化涂层材料及其制备方法，所述涂层材料由具有高耐热性高比表面积的氧化铝复合氧化物纳米材料和高储氧性能的铈锆复合氧化物纳米材料经纳米组合技术按一定配比球磨制备而成，在一定的助剂作用下，控制其合适的孔结构、表面结构和粒度。涂层材料经1100℃4h热老化后比表面积为20-120m²/g。