[发明专利]一种尾气净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车尾气处理技术领域，特别是涉及一种尾气净化催化剂及其制备方法。

背景技术

为了降低机动车尾气污染物排放，减少有害物质对人体和环境的危害，控制机动车尾气排放显得尤为重要，目前最为有效的是采用机外催化净化，催化剂是催化转化器的核心。

目前，尾气净化催化剂的活性组分主要以贵金属Pt、Rh、Pd为代表，其具有起燃活性好、耐老化性能好、抗中毒能力强等优点，但由于其资源紧缺、价格昂贵，造成整个催化剂成本较高，限制了该类催化剂的应用；

壁流式蜂窝陶瓷凭借其过滤效率高、抗热冲击能力强的优点而成为最常用的催化剂载体，但是其制造工艺复杂，质量要求高，在再生过程中由于各向异性的特点，易受热不均匀而产生热应力使其损坏，且催化剂在载体上的涂覆过程中，涉及到催化剂在载体中的分布、催化剂与载体的反应等问题，同时很容易发生蜂窝陶瓷的阻塞、比表面积和催化活性降低等问题。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供了一种成本低、不易堵塞、净化效果好的尾气净化催化剂及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种尾气净化催化剂，该催化剂为多级孔碳氧化硅陶瓷基体负载含钯催化剂的复合材料。

一种制备多级孔碳氧化硅陶瓷基体的方法，所述多级孔碳氧化硅陶瓷基体利用线性含氢聚硅氧烷、环状结构的四甲基四乙烯基环四硅氧烷之间的硅氢加成反应，以直径为300～400nm的聚苯乙烯微球为造孔剂，在甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂的催化作用下制备。

一种制备尾气净化催化剂的方法，包括以下步骤：

a、以铈锆铁锰复合氧化物或铈锆镧复合氧化物为助剂，制得含钯催化剂溶液；

b、以直径为300～400nm的聚苯乙烯微球为造孔剂，利用微乳液法改性步骤a中的含钯催化剂，得聚苯乙烯和含钯催化剂的复合物；

c、将线性含氢聚硅氧烷、环状结构的四甲基四乙烯基环四硅氧烷混合，加入甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂制备前驱体溶液；

d、以步骤b中制备的聚苯乙烯和含钯催化剂的复合物为模板，对步骤c中的前驱体溶液采用两步交联过程，在流动的氩气下经800～1200℃热解，得多级孔碳氧化硅陶瓷基体负载含钯催化剂的复合材料。

作为上述方案的进一步设置，所述线性含氢聚硅氧烷、环状结构的四甲基四乙烯基环四硅氧烷的质量比为(0.5：1)-(1.5：1)。

作为上述方案的进一步设置，所述甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂用量为线性含氢聚硅氧烷、环状结构的四甲基四乙烯基环四硅氧烷质量之和的0.8-1.2wt.％。

本发明以机械性能和耐高温性能较高且成本相对较低的碳氧化硅陶瓷基体，与含钯催化剂复合，避免了催化剂涂覆的复杂性，增大了催化剂的催化性能和转化效率，其多级孔道结构促进了吸附和脱附作用，有助于催化氧化反应。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

一种尾气净化催化剂，该催化剂为多级孔碳氧化硅陶瓷基体负载含钯催化剂的复合材料。

一种制备多级孔碳氧化硅陶瓷基体的方法：利用线性含氢聚硅氧烷、环状结构的四甲基四乙烯基环四硅氧烷之间的硅氢加成反应，以聚苯乙烯为模板，在甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂的催化作用下制备。

以铈锆铁锰复合氧化物为助剂制备尾气净化催化剂的方法，包括以下步骤：

a、以铈锆铁锰复合氧化物为助剂，制备含钯催化剂溶液；

将650℃焙烧2h后的铈锆铁锰复合氧化物粉体和γ-A1₂O₃粉体按照一定比例混合，加入适量的去离子水，配成球磨用浆料，加入到球磨罐中，设定球磨机的操作参数，启动球磨机进行球磨6h后，加入氯化钯氨溶液，磁力搅拌4h，得含钯催化剂溶液；

b、以聚苯乙烯微球为造孔剂，利用微乳液法改性步骤a中的含钯催化剂，得聚苯乙烯和含钯催化剂的复合物；

c、将线性含氢聚硅氧烷、环状结构的四甲基四乙烯基环四硅氧烷混合，加入甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂制备前驱体溶液；

d、以步骤b中制备的聚苯乙烯和含钯催化剂的复合物为模板，对步骤c中的前驱体溶液采用两步交联过程，在流动的氩气下经高温热解，得多级孔碳氧化硅陶瓷基体负载含钯催化剂的复合材料。

表1

经分析得，实施例2制得的多级孔碳氧化硅陶瓷基体负载含钯催化剂的复合材料气孔均匀且气孔率高，催化效果最佳。