[发明专利]一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于尾气后处理技术领域，具体涉及一种汽油机尾气颗粒捕集器催化剂及其制备方法。本发明汽油车颗粒捕集器催化剂，包括分开涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上的催化涂层和颗粒捕集涂层两部分，其中催化涂层分布于载体内部的多孔孔道中，具有净化汽车尾气气态污染物的功能，所述颗粒捕集涂层分布于催化剂出气方向载体内壁表面，具有捕集汽车尾气颗粒物的功能。本发明的汽油车颗粒捕集器催化剂中催化涂层和颗粒捕集涂层分开涂覆后，附着在颗粒捕集涂层上的炭颗粒物再生燃烧过程产生的高温热冲击不会对催化涂层造成劣化影响，颗粒捕集器催化剂的整体抗老化性能因此得以提高。

技术领域

本发明属于尾气后处理技术领域，具体涉及一种汽油机尾气颗粒捕集器催化剂及其制备方法。

背景技术

汽油车颗粒捕集器催化剂(GPF)可有效捕集汽车尾气中的炭颗粒污染物，使整车颗粒物数量(PN)排放满足国VI法规要求。GPF催化剂由于其壁流式结构的设计可以使得尾气中的炭颗粒物随气流通过载体壁时被拦截，进而达到降低PN排放的目的。但随着GPF上拦截的炭颗粒物数量的增加，其排气背压也会随之上升，因此，装配GPF的车辆都设置有周期性再生装置，在达到设计积炭量时开启高温再生，使捕集到的炭颗粒物燃烧成CO₂气体排出。

目前使用的GPF催化剂都涂覆有催化涂层，催化涂层的存在可以起到如下作用：1)堆砌的涂层结构可以协同GPF载体拦截炭颗粒物；2)辅助三元催化剂(TWC)去除尾气中的气态污染物同时降低炭颗粒物起燃温度，提高再生效率。但是GPF的炭颗粒再生过程会引起催化剂内部温度的急剧升高，瞬时温度甚至可超过1000℃，附着在催化涂层上的炭颗粒的再生燃烧过程产生的高温对GPF涂层催化性能会带来较高的劣化作用。并且由于GPF催化剂需要周期性再生，因此GPF催化涂层在其设计使用年限/里程范围内会长期经历瞬时高温老化过程，对于其催化性能的发挥有较大的负面影响。

发明内容

本发明的目的为针对再生过程对现有汽油机颗粒捕集器催化涂层性能带来负面影响的问题，提供了一种汽油车颗粒捕集器催化剂及其制备方法。本发明的汽油机尾气颗粒物捕集器催化剂将催化涂层和颗粒捕集涂层分开涂覆，催化涂层起到气态污染物的去除以及降低炭颗粒物起燃温度作用，而对颗粒物不拦截；颗粒捕集涂层专职起到拦截颗粒物的作用，但颗粒捕集涂层本身无催化活性，因此再生过程对其无影响。

为解决现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：一种汽油车颗粒捕集器催化剂，包括分开涂覆在汽油车颗粒捕集器载体上的催化涂层和颗粒捕集涂层两部分，其中催化涂层分布于载体内部的多孔孔道中，用于净化汽车尾气气态污染物，所述颗粒捕集涂层分布于催化剂出气方向载体内壁表面，用于捕集汽车尾气颗粒物。

进一步地，所述催化涂层的涂覆量为50-150g/L，催化涂层包含过渡金属复合氧化物分散媒介和贵金属活性组分。

进一步地，所述贵金属活性组分包含Pt、Pd和Rh的一种或多种，所述过渡金属复合氧化物分散媒介包含CeO₂、ZrO₂、Al₂O₃、La₂O₃、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃和Y₂O₃中的多种。

进一步地，所述颗粒捕集涂层的涂覆量为5-20g/L，其中颗粒捕集涂层包含Al₂O₃、SiO₂和ZrO₂中的一种或多种。

所述汽油车颗粒捕集器催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将过渡金属复合氧化物分散媒介与去离子水混合，充分搅拌得到悬浊液，将悬浊液进行球磨至悬浊液中颗粒平均粒径在0.5-2μm，D90与D10差值在1-2μm，调节悬浊液的固化物含量在10％-30％；