CN101574648B - 一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂 - Google Patents
一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂。目前，利用贵金属和γ-氧化铝的载体作用，对废气中的有害物质进行催化净化，存在着在高温下γ-氧化铝载体会向α-氧化铝转化而呈现中毒状态；使用钯、铂、铑等贵金属作为催化剂，其成本过于昂贵问题。而本发明提供了一种稀有过渡金属催化剂，克服现有催化净化剂中氧化铝高温下易失效，并需要贵金属的不足之处。本发明具备″储氧功能″，″抗毒性功能″，″结构稳定功能″，具有活性高、热稳定性好、抗老化、使用寿命长，特别是具有抗铅中毒的特点及一定范围内加大涂覆量，其催化净化效果会随涂覆量的增加而提高的特点。其催化、净化处理量达90％以上，特别是对CO的处理净化可达100％。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂，属于发动机尾气催化净化、工业有机挥发性废气技术领域。
背景技术
对发动机的尾气进行催化净化，就是将废气中的有害物质转化为无害物质再排出的过程，废气中的主要有害物质是废气微粒、硫化物、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，目前，对这些化合物起良好催化净化作用的物质是钯、铂、铑等贵金属，利用这些贵金属和γ-氧化铝的载体作用，对废气中的有害物质进行催化净化，但这样会存在着两个问题，一是在高温下γ-氧化铝载体会向α-氧化铝转化而呈现中毒状态；二是使用钯、铂、铑等贵金属作为催化剂，其成本过于昂贵。经研究发现，氧化铝在700℃以上的条件下，γ-氧化铝就会转化，并随之活性失效。而我国无贵金属资源，长期依赖进口，消耗国家外汇，降低国家综合国力，这就是目前催化净化剂所存在的致命弱点。寻找一种不需要贵金属的催化净化剂，无疑是很有意义的。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂，以克服现有催化净化剂中氧化铝高温下易失效，并需要贵金属的不足之处。
上述发明目的由下述技术措施实现：一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂，包括下述重量百分比的原料：
氧化铝15-25％ 氧化铈15-35％ 氧化锆20-35％
氧化镧10-35％ 氧化钇10-35％ 氧化钛5-15％
本发明的优选方案是：
氧化铝18-25％ 氧化铈20-30％ 氧化锆25-30％
氧化镧10-20％ 氧化钇10-20％ 氧化钛5-10％；
上述原料纯度是90-99％；
所述氧化铝指的是耐温在850-900摄氏度的活性氧化铝；
制备方法是：取上述原料按配比混合均匀后，即在碱性溶液中共沉淀析出，过滤，沉淀物用加热器加热至50-100摄氏度，用去离子水水洗至呈中性，脱水，80-100摄氏度干燥，400-550摄氏度灼烧，然后破碎、粉碎至1-3微米的微粉，加入硝酸锰细粉，混合均匀。
上述原料经过制备后以3.5-4.5∶1的重量比与硝酸锰一起配制；
硝酸锰的纯度是50-100％
采取上述措施的本发明，具备″储氧功能″，″抗毒性功能″，″结构稳定功能″，具有活性高、热稳定性好、抗老化、使用寿命长，特别是具有抗铅中毒的特点。将本发明涂覆在载体上时，对所有环境中排放的CO、NOx、HC、都能有效控制。在金属蜂窝载体、堇青石蜂窝陶瓷载体及碳化硅泡沫载体上涂覆时，可以根据需要调整涂覆量，这是本发明的又一个特点，本发明可以在一定范围内加大涂覆量，或反复涂覆后，其催化净化效果会随涂覆量的增加而提高，而传统的单一活性氧化铝或是稀土催化剂加大涂覆量几乎没有效果变化。本发明与载体的容重比例可达到：金属蜂窝载体12-22％、堇青石蜂窝陶瓷载体15-35％、碳化硅泡沫载体15-20％。本发明中不添加贵金属，如果追求完美的效果时也可添加微量贵金属，常规催化剂涂覆的载体贵金属的添加量达到50-120克/立方英尺，而本发明如需添加贵金属也只需按8-10克/立方英尺的量添加。因此如需添加贵金属也比传统的催化剂节省贵金属65-85％，成本因此大大下降，用于发动机尾气催化净化，添加微量贵金属完全达到国五排放标准；对工业废气催化净化，则将涂覆有本发明的碳化硅泡沫催化剂载体、金属蜂窝催化剂载体、堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体，装入所需废气处理的容器，容器需设计单位加装可提高温度在300-600摄氏度的加热装置来满足稀有过度金属催化剂催化环境的要求，其催化、净化处理量达90％以上，特别是对CO的处理净化可达100％。
具体实施方式
实施例1
以100公斤为总量，取配方：
活性氧化铝15％ 氧化铈35％ 氧化锆25％
氧化镧10％ 氧化钇10％ 氧化钛5％
制备方法：
1、用气流磨将上述原料粉碎成粒度为1-3微米的微粉；
2、将活性氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化镧、氧化钇、氧化钛按配比混合后，加入100-200公斤PH8.2-10.2的碱性溶液中搅拌均匀，共沉淀析出，过滤后得到沉淀物；
3、沉淀物用加热器加热至50-100摄氏度，用去离子水水洗至呈中性、脱水，在80-100摄氏度中干燥，再于400-550摄氏度中灼烧，然后破碎，粉碎至1-3微米微粉；
4、取上述微粉按微粉∶硝酸锰是3.5∶1的重量比，添加硝酸锰细粉，并混合均匀。
实施例2
以100公斤为总量，取配方：
氧化铝25％ 氧化铈20％ 氧化锆30％
氧化镧10％ 氧化钇10％ 氧化钛5％
制备方法：
1、用气流磨将上述原料粉碎成粒度为1-3微米的微粉；
2、将活性氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化镧、氧化钇、氧化钛按配比混合后，加入100-200公斤PH8.2-10.2的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，共沉淀析出，过滤后得到沉淀物；
3、沉淀物用加热器加热至50-100摄氏度，用去离子水洗至呈中性、脱水，在80-100摄氏度中干燥，再于400-550摄氏度中灼烧，然后破碎，粉碎至1-3微米微粉。
4、取上述微粉按微粉∶硝酸锰是4.5∶1的重量比，添加硝酸锰细粉，并混合均匀。
实施例3
以100公斤为总量，取配方：
氧化铝20％ 氧化铈20％ 氧化锆25％
氧化镧15％ 氧化钇15％ 氧化钛5％
制备方法：
1、与实施例2制备方法1-3相同；
2、再取上述微粉按微粉∶硝酸锰是4∶1的重量比，添加硝酸锰细粉，并混合均匀。
Claims (2)
1.一种催化净化CO、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂，其特征在于所述的催化剂包括下述重量百分比的原料：
氧化铝15-25％ 氧化铈15-35％ 氧化锆20-35％
氧化镧10-35％ 氧化钇10-35％ 氧化钛5-15％；
其中氧化铝指的是耐温在850-900摄氏度的活性氧化铝；
制备方法是：取上述原料按配比混合均匀后，即在碱性溶液中共沉淀析出，过滤，沉淀物用加热器加热至50-100摄氏度，用去离子水水洗至呈中性，脱水，80-100摄氏度干燥，400-550摄氏度灼烧，然后破碎、粉碎至粒度为1-3微米的微粉，加入硝酸锰细粉，混合均匀，上述原料配制得到的微粉与硝酸锰的重量比为3.5-4.5∶1。
2.根据权利要求1所述的催化净化C0、NOx、HC的稀有过渡金属催化剂其特征在于所述的原料配比是：
氧化铝18-25％ 氧化铈20-30％ 氧化锆25-30％
氧化镧10-20％ 氧化钇10-20％ 氧化钛5-10％。
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