[发明专利]一种壁流式低贵金属含量催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种壁流式低贵金属含量催化剂、制备方法及其在机动车尾气净化处理中应用。采用共沉淀法制备了催化剂载体，采用等体积饱和浸渍法分别向CeO₂‑ZrO₂‑La₂O₃和La₂O₃‑Al₂O₃负载了贵金属Pd和Pt‑Pd，制备了Pd/CeO₂‑ZrO₂‑La₂O₃和Pt‑Pd/La₂O₃‑Al₂O₃催化剂。该发明采用一种简易的涂覆技术将混合催化剂涂覆在壁流式的陶瓷基体上。通过活性测试，结果发现，Pd/CeO₂‑ZrO₂‑La₂O₃和Pt‑Pd/La₂O₃‑Al₂O₃组合催化剂与市场高含量的贵金属催化剂Pt/Al₂O₃和单一的CeO₂‑ZrO₂相比，表现了更好的碳烟和NO氧化活性。该发明中镧氧化物的添加明显促进了催化剂的耐久性。因此，本发明所制备的组合型催化剂，贵金属含量低，催化性能好，热稳定性高，具有更好的性能。

技术领域

本发明属于催化剂研究制备技术领域。尤其属于机动车尾气处理催化剂研究制备技术领域，特别涉及一种壁流式低贵金属含量催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

柴油车尾气是一种由多种组分组成的混合物，不仅包含气态的排放物，如CO、HC、NO_x，还包含液相和固相的颗粒物，如凝聚态的小液滴、无机盐、炭黑颗粒物。这些污染物大量排放到大气环境中，对环境和人类健康都造成了严重的危害。通常，一种最有效的治理办法是采用过滤器将颗粒物拦截下来。催化剂常常被作为重要的组分被涂覆在过滤器的基板上，当其暴露在尾气中时，可催化转化部分或全部拦截下来的污染物。

所谓的过滤器的种类有许多种，比如蜂窝状壁流式过滤器、纤维过滤器、金属网状过滤器等。这些过滤器都有良好的过滤效果，其中，蜂窝状壁流式过滤器表现为最佳的效果，过滤效率超过90％，因此它已受到广泛的关注。然而，过滤器在过滤颗粒物的过程中，随着颗粒物的累积，往往导致尾气背压的增加。因此，这些累积的颗粒物不得不连续地或周期地燃烧掉以保住尾气正常的背压。但是，在实际的尾气条件下，尾气的温度低于碳颗粒氧化的温度(>500℃)，难以实现背压的降低。

对于柴油车尾气排放的颗粒物，主要由三种组分组成。第一种是干碳烟组分；第二种是可溶性有机组分(SOF)，它来源于润滑油和未燃烧的柴油，通常以凝聚态液滴存在；第三种是固体灰分，主要包括硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐和金属氧化物等。这三种组分不是孤立存在的，后两种组分常常吸附在干碳颗粒表面，构成组成复杂的颗粒物。

柴油车尾气处理系统包括一种或多种处理单元，其中有柴油车氧化催化器(DOC)、颗粒物过滤器(DPF)和NO_x还原催化剂(SCR)。氧化催化剂主要包含贵金属、碱金属和耐高温氧化物载体(如Al₂O₃、SiO₂等)。DOC处理单元不仅能处理HC和CO气态污染物，还能通过催化氧化处理少部分的颗粒物。这种催化剂中所含的贵金属，能促进NO氧化成NO₂。NO₂具有很强的氧化能力，可以在低温实现碳颗粒的氧化。所以，DOC有助于下游过滤器中碳颗粒的燃烧。

为了提高被动再生的效率，减少主动再生频率，一些先进的氧化催化剂被研究和应用以降低碳烟颗粒燃烧的温度。催化剂可通过一种涂覆技术涂覆在过滤器的多孔基板上，这样的过滤器被称为催化的碳烟过滤器(CSF)或催化的柴油颗粒物过滤器(CDPF)。尾气在通过基板时，将碳烟拦截在催化剂表面，在柴油车尾气的实际条件下实现碳烟颗粒的催化氧化。