[发明专利]一种负载型金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种负载型金属催化剂及其制备方法和应用，将活化的粉状载体置于原子层沉积设备中后，维持原子层沉积设备中温度为450～650℃：先利用负压依次将两种活性组分的前驱体溶液抽引入原子层沉积设备中，再向原子层沉积设备中通含氧气气氛，将第一活性组分和第二活性组分转化为活性组分氧化物；最后通惰性气体吹扫多余氧气及副产物；如上步骤循环5～10次后先在含氧气气氛中焙烧粉状载体；再还原粉状载体上负载的活性组分氧化物，形成负载型金属催化剂。该方法可使得活性组分呈超细态(1～5nm)均匀分散于载体的表面，极大地提高了活性组分在载体上的分散程度，使得活性组分的活性位点更加稳定，催化剂的成本降低，活性更高，催化剂寿命更长。

技术领域

本发明涉及汽车尾气处理领域，具体涉及一种高分散、高活性的负载型金属催化剂柴油车DOC催化剂及其制备方法和应用，该制备方法能够防止高温烧结、并改善柴油车DOC催化剂的抗硫性。

背景技术

随着现代交通运输系统的快速发展，汽车数量大幅增长。与汽油车相比，柴油车由于发动机采用贫燃技术，具有热效率高、油耗低、动力强、耐久性好和温室气体排量小等优点，因而在交通运输领域中日益受到欢迎。与汽油发动机相比，柴油发动机虽可以显著降低一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等污染物的排放值，但却增加了氮氧化物(NO_x)的排放量，从而限制了柴油车的普及推广。汽车尾气排放对环境造成的恶劣影响日益显著，随着国VI标准的即将全面施行，从根本上治理汽车尾气，尤其是柴油车尾气成为目前大气污染中亟待解决的难题。

随着排放法规的日益严格，Urea-SCR(Seleactive catalyst reduction)需要与其他后处理技术耦合，如催化氧化技术(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)和柴油颗粒物过滤器(Diesel Particulate Filters,DPF)，通过协同作用净化尾气来满足国VI重型柴油车尾气排放法规的要求。其中DOC技术通过催化氧化反应，不仅可以有效地降低柴油车尾气中CO和HC的排放量，而且通过消除尾气中的溶解性有机成分(SOF)从而降低尾气中PM的排放量，同时可以催化氧化柴油提高发动机尾气排温，其主要反应式如下所示：

CO+O₂→CO₂ 1

HC+O₂→CO₂+H₂O 2

SOF+O₂→CO₂+H₂O 3

SO₂+O₂→SO₃ 4

NO+O₂→NO₂ 5

目前商用DOC催化剂主要以γ-Al₂O₃为载体，贵金属(Pt、Rh和Pd等)为催化活性中心，贵金属主要通过浸渍、离子交换等方法负载于载体上制备成贵金属催化剂，其缺点是活性组分在载体多级孔道内分布不均匀，高温下易发生团聚，形成大颗粒，这些团聚的颗粒电荷密度较大，易给出电子，硫的吸附能力大于硫脱附和氧化的能力，从而出现中毒现象，进而导致HC和CO转化效率降低，DOC催化剂寿命缩短，更换DOC催化剂的成本增加，严重时甚至导致整个后处理系统功能失效。

发明内容

为了解决活性组分在DOC催化剂载体上分布不均匀的问题，本发明提供一种提高活性组分在载体上分散性的负载型金属催化剂制备方法、以及由上述方法制备的高活性、高抗硫性、能防止高温烧结的柴油车DOC催化剂。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，提供一种负载型金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a.将活化的粉状载体置于原子层沉积设备中；粉状载体为多孔金属氧化物或二氧化硅；