[发明专利]一种含铑催化剂的制备方法及其催化剂

说明书

本发明公开一种高性能含铑的催化剂及其制备方法。本发明催化剂由基体和涂覆在基体表面的催化剂涂层构成，催化剂涂层由催化材料与贵金属组成，催化剂涂层至少包括铑催化层，还可以包括钯、铂或铂钯按照一定比例混合的催化层；铑催化层制备方法包括：重量百分比浓度10％铑溶液在40～90℃持续搅拌下浓缩至40‑100％，添加醇类后反应0.5‑5h，溶液粘度为5‑50Pa.s，再添加醇胺溶液调节pH为3.5‑10.5，继续搅拌5‑60min后，取出铑溶液将其添加到催化材料中，形成粉料/浆料，然后涂覆在基体上形成铑催化层。本发明制备的催化剂用于处理摩托车尾气或汽油车尾气，具有原料易得、制备过程简单、催化剂起燃温度低，耐久性能好的优点。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种高性能含铑催化剂的制备方法及其催化剂。

背景技术

随着社会环保意识的普及，环保要求的提高，国家对机动车排放标准持续升级，对摩托车国四、汽油机国六排放限值和耐久里程的要求不断升级，直接导致对催化转化器的起燃性能和耐久性能要求越来越高，使得不断提高催化剂性能技术成为同行业人士必须努力的方向。

在现有催化剂制备技术中，负载贵金属的方法是采用贵金属化合物溶液浸渍负载，其中贵金属以原子水平吸附在载体材料上，而贵金属原子因为高温担载材料坍塌而易被掩埋。另外，为了提高内燃机冷启动的转化率，一方面可以将催化剂安装在靠近发动机排气歧管出口的位置使催化剂床层温度能快速达到起燃温度；另一方面优化催化剂涂层提高催化剂的低温活性降低催化剂的起燃温度。

从前期研究看，通过催化剂净化后，冷启动阶段未处理的HC、CO、NOx占排放值的比例越来越大。TWC是最常用的催化剂其具有三种功能即氧化一氧化碳(CO)、氧化未燃烧的碳氢化合物(HC)和还原NOx功能。TWC通常利用一种或多种铂族金属(PGM)来同时氧化CO和HC并还原NOx化合物。TWC的最常见催化活性组分是铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd)。在运行的发动机中，废气温度可达到1000℃，高温会导致担载材料内部的微孔塌陷，若贵金属被塌陷的微孔掩埋，将不能和废气有效碰撞而导致催化剂活性下降，尤其体现在冷启动阶段活性下降。

目前有通过有机物改性催化材料然后浸渍贵金属的工艺路线，比如：CN201180056917.8公布聚合物辅助合成负载型金属催化剂，通过用聚合物改性载体材料然后干燥改性后的载体材料，再通过初湿浸渍法负载贵金属。用于改性的聚合物有聚乙烯醇类、聚乙烯吡咯酮类、聚乙烯亚胺类、聚乙烯酸类等及其混合物。通过聚合物占据载体材料的内部孔的大孔或者中孔，然后浸渍贵金属，但是，从贵金属粒子自身的大小看，进入载体材料小孔的可能性更大，在高温情况下，载体材料小孔易塌陷，贵金属易被掩埋而导致活性下降。

CN2016101804964公开了一种柴油机尾气污染物净化SCR催化剂及其制备方法。负载材料的制备：将钛盐前驱物、三乙醇胺、仲钨酸铵和硅源按质量比10:10:0.14～0.4:0.4～1.2混合，将上述混合物和质量分数为50％的乙醇水溶液按质量比1:1～2混合形成混合液，加入相对上述混合液总质量1～2％的聚乙二醇400，然后以300～500rpm转速搅拌上述混合液6～10h，然后将混合液于60～80℃下旋转蒸发4～8h，将水分蒸干得到固体粉末，将所得固体粉末在100～120℃下烘干3～6h，最后在500～600℃下焙烧4～8h，得到负载材料。文中提到用三乙醇胺、乙醇和聚乙二醇400制备含钛的催化材料三乙醇胺在文中主要是沉淀作用，乙醇作为反应介质，聚乙二醇作造孔剂与本发明的用途不同。

CN201280059800X公开了一种包括吸附剂涂层的氧化铝载体，其中所述吸附剂吸附二氧化碳并且所述吸附剂选自由以下各项组成的群组：单乙醇胺；二乙醇胺；文中提到用单乙醇胺和二乙醇胺作为吸附剂改性氧化铝载体材料来提高性能，与本发明要求乙醇胺作用不同。