[发明专利]具有多孔结构的整体式车用尾气净化催化剂及其制备方法

说明书

本发明所述具有多孔结构的整体式车用尾气净化催化剂，由基体和覆盖在基体上并与基体结合为一体的的催化剂层构成，所述催化剂层为具有纳米至微米级孔隙的多孔结构层，催化剂层所含的催化剂是以Pt或/和Pd为催化活性组分、以Al₂O₃材料或/和储氧材料为载体的三效催化剂，催化剂在基体上的上载量为120～180g/L。本发明还提供了上述催化剂的制备方法。所述具有多孔结构的整体式车用尾气净化催化剂具有良好的催化活性、耐久性和热稳定性。

技术领域

本发明属于摩托车尾气净化领域，涉及一种用于摩托车尾气净化的整体式催化剂及其制备方法。

背景技术

机动车尾气是大气污染物的主要来源之一，其中的主要污染物碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NO_x)、一氧化碳(CO)和颗粒物(PM)不仅造成严重的环境污染，还为致癌物质，危害人类的身体健康。我国摩托车保有量居世界第一，现行标准中摩托车单车里程排放量与汽油车相当，因此净化摩托车尾气对于减少大气污染具有重要意义。三效催化剂(TWCs)是指能在理论空燃比条件下同时将机动车尾气中的HC、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)转化成无害的H₂O，CO₂和N₂的催化剂。从二十世纪八十年代开始，以Pt、Pd为活性组分，二氧化铈作为储释氧组分的三效催化剂开始应用于机动车尾气净化。根据具体的使用要求，TWCs铈基储氧材料经历了CeO₂,CeO₂-ZrO₂,CeO₂-ZrO₂-M_xO_y(M代表掺杂离子)的发展历程。随着越来越严格的排放法规，国IV摩托车排放标准要求HC，CO和NO_x的排放下降50％，催化剂耐久里程进一步提高。而实际中由于电喷技术的使用，尾气中的NO_x在增加。此外，摩托车发动机高转速要求催化剂需适应较高的空速(150000h^-1)，当摩托车尾气高达150000h^-1的空速会导致尾气与催化剂活性组分接触时间较短，且随着温度的升高，尾气扩散的热阻问题越来越明显。这都要求催化剂性能和工艺全面升级。

现有摩托车尾气净化催化剂是将三效催化剂涂覆在堇青石蜂窝陶瓷基体形成的整体式催化剂，其催化剂层为致密结构，与气体接触面及气体扩散速率均受到限制，影响催化剂的活性。目前研究主要集中在通过优化铈基储氧材料的制备方法，提高材料的织构性能，抑制活性分的自聚烧结从而提高催化剂的耐久性，以及改进催化剂涂层工艺来提高催化剂的高空速性能。但催化活性、耐久性和热稳定性方面仍然有待提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有多孔结构的整体式车用尾气净化催化剂及其制备方法，以提高此类催化剂的催化活性、耐久性和热稳定性。

本发明所述具有多孔结构的整体式车用尾气净化催化剂，由基体和覆盖在基体上并与基体结合为一体的催化剂层构成，所述催化剂层为具有纳米至微米级孔隙的多孔结构层，催化剂层所含的催化剂是以Pt或/和Pd为催化活性组分、以Al₂O₃材料或/和储氧材料为载体的三效催化剂，催化剂在基体上的上载量为120～180g/L。

上述具有多孔结构的整体式车用尾气净化催化剂，所述Al₂O₃材料为Al₂O₃或经助剂BaO、SrO、La₂O₃、Y₂O₃中的一种改性的Al₂O₃。