[发明专利]分段式三元催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分段式三元催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领 域。

背景技术

汽车尾气的主要污染物是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合 物(NOx)。安装在排气系统的催化剂可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧 化碳(CO₂)和水(H₂O)，并同时使氮氧化合物还原为氮气(N₂)，从而实现尾 气中三种主要污染物的同步净化，因此这种催化剂通常被称为三元催化剂。三 元催化剂通常由两部分组成：蜂窝状的陶瓷或金属载体，以及附着在载体上的 催化剂涂层。催化剂涂层通常由具有较大比表面积的无机氧化物材料(如γ -Al₂O₃和含CeO₂的铈锆固溶体等)和负载在氧化物表面的贵金属活性组分(常 为Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)中的一种或几种)组成。

在汽车尾气排放测试(NEDC循环)中，冷起动时HC污染物排放量通常要 占整个测试循环总排放量的70％以上。另外，汽车从100km/h加速到120km/h 过程中，空速(是指单位时间内流过催化剂的混合气体体积与催化剂本身体积 之比)最高，污染物在催化剂内停留的时间缩短，使得NOx排放量在整个测试 循环NOx总排放量的占比高达20％左右。因此，提高冷起动阶段HC的转化效 率和高空速工况NOx的转化率一直都是三元催化剂需要解决的重要难题。

为了解决上述难题，通常采取将三元催化剂安装在靠近发动机排气歧管出 口位置的方法使催化剂快速升温，再者就是提高贵金属的含量。由于在三元催 化剂的广泛应用，再加上本身资源短缺，Pt、Pd和Rh贵金属的价格不断攀升， 尤其是Rh贵金属的价格有时数倍于Pd，因而目前的三元催化剂大多通过提高 Pd的含量来满足日益严苛的排放法规要求。相应地，关于高Rh含量三元催化 剂的研究少之又少。然而，与Pd相比，Rh贵金属具有更加优异的催化活性， 尤其是NOx还原净化，因而研究高Rh含量三元催化剂对于解决汽车后处理技 术难题具有十分重要的意义，而且近半年以来Rh贵金属价格的下降也为开展高 Rh含量三元催化剂研究提供了重要的现实条件。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术三元催化剂在使用过程中冷起动阶段 HC的转化效率和高空速工况NOx的转化率较低的问题，提供了一种制备方法 简单的分段式三元催化剂及其制备方法，制备出的三元催化剂具有较好的HC 催化活性和高空速工况NOx转化能力。

本发明采用如下技术方案：一种分段式三元催化剂，包括蜂窝状载体，所 述蜂窝状载体的一端为进气端，蜂窝状载体的另一端为出气端，所述进气端和 出气端的长度比为1:6～2:1，所述进气端从下至上设置有两个涂层分别为Pd涂层 和第一Rh涂层，所述Pd涂层的涂覆量为50～200g/L，所述第一Rh涂层的涂覆 量为30～160g/L，所述出气端上设置有第二Rh涂层，涂覆量为80～200g/L，所 述第一Rh涂层和第二Rh涂层负载的Rh的质量比为1:15～10:1。

进一步的，所述Pd涂层中Pd的负载量为5～350g/ft³；

进一步的，所述第一Rh涂层中Rh的负载量为0.1～50g/ft³；

进一步的，所述第二Rh涂层中Rh的负载量为1～50g/ft³。，