[发明专利]用于净化内燃机尾气和/或工业废气的催化剂及其制备

说明书

本发明涉及用于净化汽车尾气、摩托车尾气和/或工业有机废气的催化剂及其制备方法。

随着汽车工业的发展，促进了技术与经济的繁荣，但汽车排气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物已成为大气污染的主要来源，是大城市中最大的环境公害。汽车排气催化技术是随着汽车排放法规的实施而发展起来的。多年实践证明采用催化剂对汽车排气进行净化处理是一种控制汽车排放污染最有经济效益及最持久的方法，该技术在世界各国得到日益广泛的关注与实际应用研究。国外催化剂采用贵金属，以铂、钯、铑为主要原料，目前也开始使用少量稀土金属氧化物作为贵金属催化剂的添加剂，以提高催化剂的性能和降低催化剂成本。如发明专利公开号CN1053899A。贵金属价格昂贵且资源有限，我国稀土资源丰富、价格低廉，但纯稀土催化剂的性能与贵金属催化剂比还存在着不少差距。国内催化剂研究者结合我国国情，在稀土催化剂研究方面做了大量工作。如发明专利公开号CN1060793A，CN1129146A。本发明旨在以多元氧化物和轻稀土为(重量)主成分、添加微量贵金属的催化剂研究。

本发明提供一种整体形、多元金属氧化物和轻稀土为(重量)主成分、添加微量贵金属的氧化还原型催化剂，及其特殊的催化剂制备工艺。该催化剂适用于治理汽车、摩托车污染物的排放，以及工业有机废气和恶臭的净化处理。本发明之特点：首先在于以多元金属氧化物替代贵金属铑的还原作用；其次，发明特殊的制备工艺，使百万分之一至万分之五的贵金属铂一钯或钯，达到高于本发明一个数量级用量的贵金属催化剂还要优良的催化性能；第三，在催化剂使用寿命、空速性能、耐高温稳定性及抗毒物能力等方面，均有国内领先的贡献。

本发明催化剂是一种用于净化内燃机尾气和/或工业废气的催化剂。它是一种整体形、多元金属氧化物和轻稀土为重量主成分，添加微量贵金属铂一钯或钯的氧化还原型催化剂。其由(1)载体，(2)结合层：结合层浆料附着在载体孔壁上，(3)二步法多元金属氧化物A组：附着在结合层上，多元金属氧化物B组：附着在多元金属氧化物A组上；或一步法多元金属氧化物AB组：附着在结合层上，然后将上述整体通氢气进行还原处理所得催化剂主体，即主催化剂单独构成，或和由第二载体、附着在第二载体上的多元金属氧化物C组物所得烟炱预处理块组合构成。

本发明的一种净化汽车尾气的催化剂，其组成包括：

(1)蜂窝陶瓷载体，主要成分堇青石含量＞90％，直径或单边长度≤260mm，孔目≤400孔/英寸²，开孔率35～60％，比表面积0.5～2.0m²/g，体积密度0.5～0.7g/cm³，吸水率21～30％。

(2)结合层：结合层以膜的形式附着在蜂窝陶瓷载体孔壁上，其中所含的金属元素可有4～8种，选自稀土金属、碱金属或碱土金属、过渡金属元素中。结合层的重量为蜂窝陶载体重量的3～15％。

(3)多元金属氧化物A组：附着在结合层上，其中所含的金属元素可有6～10种，选自稀土金属、碱金属或碱土金属、过渡金属元素中。选定的多种金属元素总重量为结合层载体总重量的4～15％。

(4)多元金属氧化物B组：主要附着在多元金属氧化物A组上，其中所含的金属元素可有8～10种，选自稀土金属、碱金属或碱土金属、过渡金属元素中，选定的多种金属元素总重量为含(3)在内的结合层载体总重量的2～12％。

其中优选的结合层金属氧化物及其金属元素组成：

(1)2～4种金属氧化物的金属元素选自：铈、硼、一水氧化铝、高岭土，其重量与蜂窝陶瓷载体重量的百分比为：

铈             0.1～10％

硼             0.2～3％

一水氧化铝     3～20％

高岭土         1～15％

(2)再有2～6种金属氧化物的金属元素选自镧、镨、钕、钐、铕、钡、锶、钙、镁、锂、铷、钾、镍、锌、钛、锆、钒、铜、铬、锰、钴、铁、铝、硅中，选定的多种金属元素总重量为蜂窝陶瓷载体重量的0.01～6％。

其中优选的多元金属氧化物A组的金属元素：

(1)至少4种金属氧化物的金属元素选自：镧、铈、钴、钛、锶、锰、铜七种金属氧化物的金属元素，其重量与含结合层载体总重量的百分比为：

La  0.1～10％    Sr  0.5～8％

Ce  0.5～12％    Mn  0.4～10％

Co  1～8％       Cu  0.1～4％

Ti  0.15～12％