[发明专利]一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及汽车尾气净化技术领域，尤其涉及一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层及其制备方法。这种涂层涂覆于汽车发动机出气端设置的蜂窝陶瓷载体孔道内壁，所述蜂窝陶瓷载体包括高度壁为1：（1‑4）的前半区和后半区，所述前半区的涂层依次包括内涂层、中涂层以及外涂层，所述后半区的涂层依次包括内涂层和外涂层；所述内涂层、中涂层以及外涂层的组分均包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、助剂和贵金属。本发明通过对载体分区、并对不同区涂覆不同组分、不同厚度、不同贵金属含量的涂层，能够在保证尾气转化效率的前提下，降低整只蜂窝陶瓷载体上贵金属的用量，从而降低汽车尾气净化催化剂的成本。

技术领域

本发明涉及汽车尾气净化技术领域，尤其涉及一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层及其制备方法。

背景技术

汽车给人们的出行带来便利的同时，随之也带来了对大气环境会造成巨大污染的汽车尾气。机动车的尾气排放物对大气的污染日益受到人们的重视，许多国家纷纷制定出各种法规，采取许多措施，包括行政的、技术的手段等对汽车的尾气排放污染加以严格的控制。排放标准主要是针对HC、CO及NOx这三种物质的排放而制定的。目前，在美国及欧洲的国家生产的轿车都安装了催化净化装置，在全世界范围内安装有催化转化器的轿车已超过90%。就中国而言，随着汽车行业的迅猛发展及环保意识的逐步增强，汽车尾气排放催化转化技术越来越受到人们的重视。

催化转化技术在汽车尾气处理过程中的应用实现，主要依赖于将催化剂涂层涂覆在蜂窝陶瓷载体上。蜂窝陶瓷载体内含平行约束性气道，具有吸水性，将催化剂材料制成浆料后涂覆在蜂窝陶瓷载体孔道内壁，再将已经涂覆好的蜂窝陶瓷载体包裹上衬垫后封装入金属壳体中，焊接弯管、法兰之后便可作为汽车零部件与发动机出气端及消声器连接。当高温废气通过蜂窝陶瓷载体孔道时，与催化剂涂层接触发生催化反应，将尾气中的CO、HC和NOx等有害物质催化转化成CO₂、H₂O和N₂等无害气体排放入大气中。其中，起催化作用的是催化剂涂层，活性组份则是贵金属Pt、Pd、Rh中的一种或几种。在汽车尾气净化催化剂中，贵金属成本占催化剂成本70%以上。

2020年7月1日起，我国关于轻型汽车尾气排放将开始执行第六阶段排放标准，相较于目前的排放标准，允许排放污染物数量显著下降。由于发动机原排净化有限以及排放标准要求较高，国六阶段，汽车尾气净化催化剂中活性组份贵金属用量较现阶段有明显提升，这也意味着满足国六排放标准的汽车尾气净化催化剂成本较国五阶段产品有明显增加。

汽车市场竞争已经白热化，作为关键汽车零部件，如果不能有较好的成本控制，产品性能即使满足国六排放标准也难以在市场上推广开来。满足性能前提下具有成本优势的汽车尾气净化催化剂才是适应市场需要的尾气净化产品。因此在满足性能要求的前提下，开发一种成本低廉的催化剂涂层尤为重要。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层及其制备方法。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种汽车尾气净化催化剂定域化涂层，涂覆于汽车发动机出气端设置的蜂窝陶瓷载体孔道内壁，所述蜂窝陶瓷载体包括高度比为1：（1-4）的前半区和后半区，所述前半区的涂层依次包括内涂层、中涂层以及外涂层，所述后半区的涂层依次包括内涂层和外涂层；所述内涂层、中涂层以及外涂层的组分均包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、助剂和贵金属。

其中，前半区是指靠近发动机出气端的区域，后半区是指远离发动机出气端的区域。

本发明中，在催化剂涂层长度方向上，催化剂载体前半区和后半区的涂层厚度不同，因此前半区和后半区的贵金属浓度不同，催化剂载体前半区贵金属浓度高，可提高催化剂低温冷启动性能。催化剂载体后半区贵金属浓度低，贵金属活性组份不易烧结，可提升催化剂的耐久性能。这也就使得，在同样的贵金属用量下，催化剂涂层对目标污染物的催化转化效率显著提升。

优选地，所述贵金属占内涂层的浓度为0.1-1%；贵金属占中涂层的浓度为1-5%；贵金属占外涂层的浓度为0.5-1.5%。