[发明专利]用于净化柴油机尾气的氧化催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种净化柴油车尾气的氧化催化剂及其制备方法，该催化剂涂层为内外双层结构，通过氧化作用降低柴油车尾气中的烃类和一氧化碳，并对一氧化氮有较高的氧化能力，属于催化技术领域。

背景技术

柴油机燃油效率高，动力性能稳定，且高空燃比工况条件下排放的气相烷烃和一氧化碳少。虽然如此，随着保有量的增加，其尾气对大气污染的影响也在加剧，近期国内频发的雾霾事件已经引起了大众广泛关注。柴油车排放的污染物中含有氮氧化物(NOx)，颗粒物(PM)以及未完全燃烧的一氧化碳(CO)和烃类(HC)。NOx主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。

通过催化作用将柴油车尾气中的烃类和一氧化碳氧化为二氧化碳和水的催化剂通常称为柴油车氧化催化剂(DOC)或催化净化器，安装在柴油发动机排气管中。一般该催化剂被涂覆在堇青石陶瓷或铁铬铝金属蜂窝载体孔道内壁上，活性组分一般为铂系贵金属，包括Pt或/和Pd等,而涂层主要是氧化硅和氧化铝等。除了转化气相HC和CO以外，催化剂涂层中含有的贵金属能够促进一氧化氮的氧化，生成二氧化氮。此外，催化剂设计还要考虑到催化剂的热稳定性。高温下，催化剂活性组分或载体的烧结会导致催化剂失活。活性组分的烧结是指活性位的晶粒聚集或晶粒长大，而载体的烧结是指载体孔道结构的坍塌导致气相污染物与催化剂活性位接触比例降低。

如CN101352682A公开了一种锆钛系氧化物柴油车用前置氧化催化剂的制备方法，该催化剂以Ti-Zr氧化物作涂层，以Pt、Pd和Rh作活性组分。该氧化催化剂大大降低了柴油车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的起燃温度，并具有较高的水热稳定性。

如CN102631917A公开了一种硅铝系柴油车尾气净化氧化催化剂及其制备方法，该催化剂以大比表面积、具有一定酸性位及孔结构可调的硅铝复合氧化物为涂层材料，与活性组分Pt相结合后制备的催化剂，对柴油车尾气中的一氧化碳和碳氢化合物具有较高的转化效率。

随着排放法规愈发严格，对氧化型催化剂的催化性能要求也越来越高，如起燃温度，使用寿命等。目前对NO的氧化率也有更高的要求，通过DOC与催化型颗粒捕集器(CSF)或选择催化还原催化剂(SCR)配合使用可以提高贫燃发动机排放系统的整体性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种净化柴油车尾气的氧化催化剂及其制备方法，这种氧化催化剂对一氧化碳，碳氢以及一氧化氮具有较好的氧化能力，在柴油车的排放范围内可以获得较高的催化活性，同时也有较好的热稳定性。

按照本发明提供的技术方案，一种用于净化柴油机尾气的氧化催化剂的制备方法，制备步骤如下：

（1）第一涂层浆液的制备：按钛-硅-铝复合氧化物︰水质量比为4-6:3取物料，搅拌均匀，形成浆液；用球磨工艺处理所述浆液，控制颗粒度D₉₀在5-15μm，制得第一涂层浆液；

（2）第一贵金属溶液的制备：在步骤（1）所得第一涂层浆液中加入贵金属；其中贵金属铂︰贵金属钯︰第一涂层浆液质量比为4:1-10:30-50，搅拌均匀，得到第一贵金属溶液；

（3）催化剂载体的制备：取载体浸渍在步骤（2）制得的第一贵金属溶液中，浸泡0.5-1min后取出；用压缩空气吹扫0.5-2min，将载体内部的孔道吹通，在115-125℃下干燥7-9h；最后在450-550℃焙烧1-3h，冷却至室温待用；

（4）第二涂层浆液的制备：按钛-硅-铝复合氧化物︰分子筛︰水质量比为5:2:12-15取物料，搅拌均匀，形成浆液；用球磨工艺处理所述浆液，控制颗粒度D₉₀<10μm，制得第二涂层浆液；

（5）第二贵金属溶液的制备：在步骤（4）所得第二涂层浆液中加入贵金属；其中贵金属铂︰第二涂层浆液质量比为4:25-55；搅拌均匀，得到第二贵金属溶液；

（6）催化剂的制备：取步骤（3）制得的催化剂载体浸渍在步骤（5）制备的第二贵金属溶液中，浸泡0.5-1min后取出；用压缩空气吹扫2-3min将载体内部的孔道吹通，在115-125℃下干燥7-9h；最后在450-550℃焙烧1-3h，即得到用于净化柴油机尾气的氧化催化剂。

步骤（1）和步骤（4）所述钛-硅-铝复合氧化物通过在钛-硅复合氧化物上利用等体积浸渍法负载铝形成；所述钛-硅复合氧化物由硫酸氧钛和硅溶胶采用共沉淀法制备而成。

所述钛-硅复合氧化物中，二氧化钛与二氧化硅的质量比为8-10:2。

步骤（4）所述分子筛为β分子筛。