[发明专利]用于净化柴油机废气的氧化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种汽车尾气处理技术领域的催化剂及其制备，具体是一种针对性去除柴油机尾气中的NOx、HC及其混合物，以及CO、SOF等并且具有良好的NO低温氧化能力的柴油氧化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球石油资源短缺的加剧与CO₂减排压力的增加，国外出现车用动力柴油机化的态势，欧洲和日本率先实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。柴油机排放物是一种复杂的气态、液态和固态物质的混合物，主要的有害废气排放物包括HC、CO、NOx、PM及碳烟。柴油车尾气中NOx的浓度与汽油机相当，PM是汽油机的几十倍。三效催化剂已经成功开发并被广泛应用，可同时将汽油车排放的主要污染物NOx、CO、HC削减90%以上。与此形成鲜明对比的是，至今没有成熟的后处理技术应用于柴油机主要污染组分的治理。

为满足日益严格的排放法规研究了各种柴油机污染物控制技术，但是仅凭机内净化而没有后处理技术的参与似乎不太可能。针对不同的成分及控制目标而采用了不同的技术手段。柴油车尾气净化技术主要包括氧化催化剂（DOC）、柴油机颗粒物过滤器（DPF）和NOx净化（De-NOx）催化剂。DOC是最早得到应用的柴油机排气后处理技术。DOC主要用于处理排气中的HC、CO和颗粒物中的可溶性有机物（SOF），在250℃以上的排气环境中，具有良好的净化作用，而对NOx的作用不大。

在柴油车机后处理装置中，DOC一般与其他催化单元联合使用，包括连续再生颗粒捕集器（CR-DPF），NOx储存还原催化器（NSR）和选择性还原催化器（SCR）。CR-DPF利用NO₂作为氧化剂来转化捕集的碳烟，较低的NO₂浓度导致DPF堵塞。NSR催化剂只能存储NO₂，不能储存NO。SCR催化剂要求反应气体中的NO与NO₂需有一个合适的比例（一般为1:1）才有较好的NOx净化效果。柴油机尾气NOx中85-95%的组分为NO，NO₂的量比较少。DOC的作用除氧化CO、HC和部分SOF，还可将NO转化为NO₂。其中，后者功能具有相当重要的作用，较低的DOC氧化能力将导致NO₂转化的降低。这将潜在影响排气后处理系统中DOC后端装置的性能。

经过对现有技术的检索发现，中国专利CN102489332A公开了一种柴油汽车尾气净化催化剂及制备方法和净化装置，采用DOC与CDPF组合技术来消除尾气中CO、HC、SOF和NOx。该催化剂包含以堇青石蜂窝陶瓷为第一载体、掺稀土/碱金属/过渡金属的γ-Al₂O₃为活性涂层、Re/Au/Ag为活性组分的第一部分和以SiC为载体、掺稀土/碱金属/过渡金属的γ-Al₂O₃为活性涂层、Rh/Re/Au/Ag/Pd为活性组分的第二部分。该催化剂对CO、HC和SOF具有较好的净化效果，同时也可氧化一部分的NO，但是活性组分贵金属的种类多、负载量高，使催化剂成本大幅提高，不利于该催化剂的推广应用及工业化。

又经检索发现，中国专利CN102574055A公开了一种改进的柴油氧化催化剂。该催化剂包含两个组成上不同的催化活性的涂层，其中与排出的废气直接接触的涂层是富含铂的，在NO-氧化过程中显示出了较强的氧化能力。氧化催化剂与其他催化剂组合使用时，为了不影响后端装置的使用性能，要求氧化催化剂必须在尽可能低的温度下起燃。但是在Pt存在的情况下，需要温度达到300-350℃时催化剂才能表现出较好的氧化性能。

发明内容

[0001]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于净化柴油机废气的氧化催化剂及其制备方法，对CO、HC和SOF具有较好净化效果的柴油氧化催化剂，并且通过添加含有Mn的复合氧化物，降低NO的氧化温度，使催化剂具有较好的低温氧化性能。

[0002]本发明是通过以下技术方案实现的

[0003]本发明涉及一种用于柴油机尾气净化的氧化催化剂，该催化剂由作为载体的堇青石蜂窝陶瓷或者金属以及含有活性氧化铝、复合氧化物、分子筛及贵金属的活性涂层组成。

[0004]所述的活性氧化铝是指：占活性涂层质量的5-15%的γ-Al₂O₃和占活性涂层质量的35-50%稀土元素掺杂的γ-Al₂O₃的混合物。