[发明专利]一种无裂纹三效催化剂涂层浆料、催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于三效催化剂制备技术领域，尤其属于涂层涂覆技术领域，涉及一种用于净化尾气的三效催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国环保法规的逐步严格，对尾气排放限值要求越来越低，如何提高后处理技术减少尾气排放成为同行业人士的关注重点。目前，后处理技术中减少尾气排放主要是通过使用三效催化剂来处理尾气中的污染物，尾气污染物主要包括一氧化碳，氮氧化物，碳氢化合物等。

后处理技术对三效催化剂的要求包括耐久性能的提高。如何提高催化剂的耐久性能，与催化剂涂层和载体的结合强度等密切相关，在涂层的制备技术领域里，涂层容易出现裂纹，涂层裂纹成为影响催化剂耐久性能的重要因素。

中国专利CN2014101023744中，公开了一种利用微喷涂和微圆角阻止脆性涂层裂纹扩展的涂层延寿方法，通过在运输之前、运输后、入库储存前、使用前对涂层表面进行检测，如果发现涂层表面存在裂纹，则进行微圆角处理后，如果发现裂纹扩展的现象，则在使用前利用微喷涂或微刷涂的方法填充裂纹。该方法可以及时了解涂层表面和内部裂纹的产生和扩展情况，有效地阻止涂层表面裂纹的扩展，修复涂层表面已产生的裂纹，提高涂层零件和结构的使用寿命。

中国专利CN2012800651637中提到，近年来使用低贵金属含量的催化剂来满足市场需要，然而这些低贵金属催化剂具有低含量的介导氧吸收的贵金属，并且因此到OSC载体中的氧吸收效率大大降低。期望可以有效提高催化剂整体的OSC的技术来补偿由这种贵金属含量的降低产生的OSC下降，其中提高OSM材料的用量是容易想到的，虽然专利中提到最大涂覆量不能超过200g/l，但是随着载体技术的提升，尤其是载体壁厚的降低，200g/l已经不是同行设计的上限，为了满足越来越严格的法规同时降低贵金属的含量，目前涂覆量为250g/l，有时可达300g/l左右。随着OSM材料的大量使用，一个新的问题出现，涂层出现大量裂纹，涂层裂纹的出现，在工作温度范围在0℃以下(冬天冷启动)至1000℃以上，且温度升、降速率很大(骤冷骤热)；空速在0～100000h^-1范围内变化；工作压力的变化范围也很大的条件下，涂层就不断脱落，严重影响催化剂的耐久性能。

中国专利CN2007800282561中提到如果涂层太厚，就存在气体扩散性低，尾气难以到达下层，放置于下层/底层的催化剂贵金属的性能显现的不能充分被利用的问题，为了解决以上问题，通过增加涂层的透气性来提高下层/底层的催化剂贵金属利用率，比较常见的是在涂层中添加表面活性剂来改善涂层的透气性。比如CN93115083.3中涂层的配制方法是添加拟薄水铝干胶、二氧化铈、滑石粉、蒸馏水、稀硝酸、5％的聚乙烯醇球磨制浆，其中5％的聚乙烯醇是用来改善涂层的透气性的。但是表面活性剂使用量过多，又会导致涂层出现大量裂纹，出现大量脱落现象。

中国专利CN2011103211744中提到采用球磨的方式将平均粒度大小不一的物料组分放到一起进行球磨，球磨到一定的平均粒度来制取涂层浆液，球磨制浆过程较为复杂，不同组分的硬度差距较大，球磨后浆液中颗粒的粒径分布较宽泛，粒径也比较大，一般在1-50μm之间，由此浆液进行涂覆制得的涂层容易龟裂，剥落。

中国专利CN97112774.3研究降低涂层脱落率的方法，主要依靠添加耐热无机氧化物涂层在贵金属涂层与金属载体之间增加粘结性，没有公开对三效涂层浆料详细的制备过程以及管控参数。

中国专利CN1171683C公开了一种涂覆汽车尾气净化催化剂的方法，包括将贵金属汽车尾气涂层净化催化剂浆液，涂覆以非离子表面活性剂处理的堇青石蜂窝载体的过程，采用该涂覆方法的催化剂涂层不易龟裂和剥落，上载量损失小。对堇青石进行预先处理，工艺比较复杂，并且会降低堇青石的强度，对耐久性能不利。

中国专利CN1171682C中公布尾气净化催化剂的涂覆方法，包括将经一种助剂锆、铈、镧改性的复合氧化铝为基质制得的催化剂浆液，在涂覆用非离子表面活性剂溶液PH控制在0.5-6.0或7.5-9.5处理堇青石蜂窝载体的过程。对堇青石进行预先处理，工艺比较复杂，并且会降低堇青石的强度，对耐久性能不利。