[发明专利]通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽油机尾气净化催化剂及其制备方法，属于通用小型汽油机尾气催化剂的制备技术领域。

背景技术

通用小型汽油机是汽油为燃料的动力机械，CO、HC和NOx是通用小型汽油机的主要尾气污染物。对于通用小型汽油机的机外净化主要是指在消声器中加装尾气净化催化剂。由于通用小型汽油机的自身排放特点，尾气净化催化剂需要满足以下几方面的要求：1)HC+NOx是通用小型汽油机排放控制的重点，但由于NOx排放较低，所占比例较小，因此HC是需要治理的关键；2)通用小型汽油机的消声器空间较小，因此催化剂应该具有比较小的体积和高的转化效率；3)通用小型汽油机排气温度在350～600℃，已经超过催化剂的起燃温度，能确保催化剂的正常使用，但同时HC和CO氧化反应会释放大量的热量，因此催化剂床层温度接近甚至超过1000℃，因此要求催化剂具备良好的耐高温性能；4)通用小型汽油机的催化剂必须具备低成本、高性能且具有良好耐久性的特点。

金属丝饼状载催化剂能够满足上述通用小型汽油机尾气净化催化剂的几方面要求，因此是通用小型汽油机常用的尾气净化催化剂之一。但金属丝饼载体在高空速高温气流的冲击下极易收缩变形，进而造成摩擦断丝、废气漏气和涂层磨损脱落，导致催化剂失效，因此克服或降低金属丝饼载体在高空速高温气流下的收缩变形是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中传统的金属丝饼状载体易收缩变形，导致载体上附着的涂层脱落及废气泄漏造成的催化剂失效的缺点，提供了一种制备方法简单，催化剂活性更好，持久性更长的通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：一种通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂，包括金属丝饼状载体和催化剂涂层，所述金属丝饼状载体以金属丝材为骨架，通过结网、卷制、挤压成饼状、涂覆焊料及高温钎焊制备而成，所述催化剂涂层包括活性Al₂O₃和富铈型稀土复合氧化物储氧材料，所述催化剂涂层中活性Al₂O₃的质量百分数为60～90％，富铈型稀土储氧材料的质量百分数为10～40％。

进一步的，所述活性Al₂O₃是γ-Al₂O₃负载贵金属钯、铂和钯、钯和铑或铂、钯和铑的复合氧化物。

进一步的，所述的富铈型稀土复合氧化物储氧材料中的氧化铈质量百分比为50～100％。

通用小型汽油机尾气净化金属丝饼状催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)金属丝饼载体的制备：将金属丝材结网、卷制并挤压成饼状，然后放入镍基钎焊膏中停留1～5s，以10～50mm/s的速度提出，于100～200℃下烘干0.5～1h，放入高温钎焊炉钎焊，制备成金属丝饼状载体；

(2)载体的预处理：将步骤(1)制备的金属丝饼状载体于空气气氛中700～1100℃焙烧预处理1～4h，以去掉残留油渍和形成金属氧化物薄膜；

(3)活性活性Al₂O₃的制备：采用等体积法，根据每单位质量的γ-Al₂O₃粉末吸附的水量，浸渍贵金属钯、铂和钯、钯和铑或铂、钯和铑溶液于γ-Al₂O₃粉末上，贵金属钯、铂和钯、钯和铑或铂、钯和铑的总负载量为γ-Al₂O₃粉末重量的0.5～30％；

(4)涂层浆液的制备：将活性Al₂O₃、富铈型稀土储氧材料混合，其中活性Al₂O₃的质量百分浓度为60～90％，富铈型稀土储氧材料的质量百分浓度为10～40％，加入去离子水搅拌，涂层浆液中的固含量为10％～35％，采用球磨机对涂层浆液进行球磨，浆液颗粒度D90为5～30μm；

(5)涂敷：将金属丝饼载体浸渍于步骤(4)制备的涂层浆液中1～3min后提出，放入离心机中甩干，离心机转速为800～1200r/min；

(6)烘干：将步骤(5)中涂覆后的金属丝饼载体于100～200℃下烘干1～4h，烘干后于400～600℃条件下焙烧2～4h；

(7)重复步骤(4)和步骤(5)，直至金属丝饼载体上的涂层量达到10g/L～50g/L，得到通用小型汽油机尾气净化催化剂。