CN104383956A

CN104383956A - 一种应用于后级三元催化器的催化剂

Info

Publication number: CN104383956A
Application number: CN201410607986.9A
Authority: CN
Inventors: 雷鹏辉; 朱晟斌; 寇超; 傅伟辉; 郎开强; 汪方毅; 潘金金; 郑璐; 万晓燕
Original assignee: JINHUA OULUN CATALYTIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JINHUA OULUN CATALYTIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明提出了一种应用于后级三元催化器的催化剂，包括载体和活性材料，所述的活性材料由贵金属和助催化剂组成，其特征是：所述的贵金属由硝酸钯和硝酸铑组成，所述的硝酸钯和硝酸铑的重量配比为9.3:1；所述的助催化剂由氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸组成。本发明提供的后级三元催化剂，针对后级三元催化器尾气中化合物的特点，对后级催化器的尾气具有优秀的净化效果。

Description

一种应用于后级三元催化器的催化剂

技术领域

本发明涉及汽车尾气处理领域，尤其是涉及应用汽车后级催化器的三元催化剂。

背景技术

汽车尾气的主要污染物是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物，利用安装在排气***的催化器可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳和水，同时将氮氧化物还原成无毒的氮气，实现尾气的净化，目前这催化剂通常为三元催化剂。

三元催化转换器是汽车发动机排气处理***的主要部件，主要是包括催化转化反应的床或载体、涂覆在载体上并有促进化学转化反应的三元催化剂等。三元催化剂由两部分组成：载体和覆于载体上的活性催化物质；活性催化物质通常选用贵金属，如铂、钯和铑的一种或几种，另外添加氧化材料等。目前，为了针对发动机不同条件下尾气污染物的不同，三元催化转换器分前级、后级催化器，前级耦合在发动机排气歧管上。发动机排气温度一般为800-900℃，经过前级催化器后，排气温度有所上升，随后尾气进入后级催化器，完成尾气催化反应；与前级催化器净化冷启动尾气不同，发动机排出的燃烧废气温度相对较高时，其中的氧含量成分较高，容易产生更多的氮氧化合物；为了有效控制发动机在燃烧过程中产生较少的有害废气HC、CO、NOx，通常需要三种元素的输出含量加以平衡；这需要针对后级催化器中尾气化合物特点的应用在后级催化器的催化剂。

发明内容

本发明提出的一种应用于后级三元催化器的催化剂，针对后级三元催化器尾气的化合物的特点，具有优秀的尾气处理效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种应用于后级三元催化器的催化剂，包括载体和活性材料，所述的活性材料由贵金属和助催化剂组成，所述的贵金属由硝酸钯和硝酸铑组成，所述的硝酸钯和硝酸铑的重量配比为9.3:1；所述的助催化剂由氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸组成。

进一步优选地，所述的助催化剂，氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸的重量配比为1:0.2:0.1:3.5:0.06。

进一步优选地，所述的载体为蜂窝状载体。

进一步优选地，所述的蜂窝状载体为400目载体。所述的载体的规格为118.4*127，表明载体的直径为118.4mm(毫米)，高度为127mm(高度)。

贵金属对CO的氧化都具有很高的活性，Pd对HC(碳氢氧化物)有好高的氧化反应能力，Rh控制NO_X(氮氧化合物)，当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化为无色无毒的二氧化碳气体，HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳，NOx还原成氮气和氧气。化学反应的方程式如下：

氧化反应：

4HC+5O₂＝4CO₂+2H₂O

2CO+O₂＝2CO₂

还原反应

2NO+2CO＝N₂+2CO₂

10NO+4HC＝5N₂+2H₂O+4CO₂。

在稀燃阶段，NOx经吸附、氧化和扩散等过程，最后以硝酸盐类的形式存储于材料中，在富燃阶段，硝酸盐或亚硝酸盐分解，释放出NOx，在HC、CO等还原剂存在下还原为环境友好的氮气。

其中，氧化铈具有三价铈和四价铈氧化物之间转换能力，能够在稀燃和富燃条件下吸收和释放氧，提高催化剂使用性能；引入Zr元素形成铈锆粉(Ce-Zr，CeZr固溶体)显著提高氧化铈的热稳定性和氧储存能力。

拟薄水铝石，又名一水合氧化铝、假一水软铝石，可以满足氧源和反应混合均匀分散的要求，提供一种有效充足的氧源。

硝酸，为优级纯，100％发烟硝酸。

贵金属对CO的氧化都具有很高的活性，Pd对HC(碳氢氧化物)有好高的氧化反应能力，Rh控制NO_X(氮氧化合物)，后级催化器中氮氧化合物含量较多，硝酸钯和硝酸铑的相互比例形成两种贵金属之间的平衡，能够有效处理尾气化合物。助催化剂氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸与贵金属之间相互平衡，储氧材料氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石等提高贵金属钯和铑的氧化能力，单独使用的氧化铝(储氧材料)的储放氧功能使其负载的Rh更容易处于氧化态，氧化态的Rh和Pd催化氮氧化合物还原的活性较低，铈锆粉的复合储氧材料显著提高Rh催化还原氮氧化合物的活性；拟薄水铝孔容较大，有利于大分子化合物向催化剂颗粒内部扩散，高比表面积有利于活性金属的分散，提高催化剂的反应性能。助催化剂的加入硝酸(纯硝酸)，形成催化剂与氧化产物之间的硝酸根的动态平衡。

本发明提供的后级三元催化剂，针对后级三元催化器尾气中化合物的特点，对后级催化器的尾气具有优秀的净化效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1一种应用于后级三元催化器的催化剂

一种应用于后级三元催化器的催化剂，包括载体和活性材料，活性材料由贵金属和助催化剂组成，其中，贵金属由硝酸钯[Pd(NO₃)₂]和硝酸铑[Rh(NO₃)₃]组成，硝酸钯和硝酸铑的重量配比为9.3:1；其中，助催化剂由氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸组成；其中，氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸的重量配比为1:0.2:0.1:3.5:0.06。其中，硝酸选用纯硝酸或发烟硝酸，可以选用默克公司(Merck)的发烟硝酸(浓度100％)；铈锆粉可以通过反相微乳法或共沉淀法制备铈锆粉，或购自公司；拟薄水铝石通过碱沉淀、酸沉淀或铝汞齐制备方法，或购自公司。其中，助催化剂和贵金属的重量比例为：(1～3)：(2～0.1)。

三元催化剂一般采用双涂层结构，制备时，将活性物质中的贵金属和助催化剂的各种原料混合均匀，涂覆于载体上，烘干合格即可。

实施例2一种应用于后级三元催化器的催化剂

催化剂中活性物质与实施例1中相同，区别在于：载体采用蜂窝状载体，蜂窝状载体的目数为400目，载体的规格为118.4*127。

对实施例1和实施例2中提供的三元催化剂进行净化性能检测，其中采用华泰汽车公司的整车测试(华泰圣达菲MT)，测试车辆的发动机的排量为1.8L，测试结果如表1所示；

表1

参照表1中，实施例1和实施例2中提供的后级三元催化剂对氮氢氧化物、一氧化碳和碳氢化合物具有优秀的净化处理能力，尤其是针对于汽车后级催化器尾气的净化处理能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于后级三元催化器的催化剂，包括载体和活性材料，所述的活性材料由贵金属和助催化剂组成，其特征是：所述的贵金属由硝酸钯和硝酸铑组成，所述的硝酸钯和硝酸铑的重量配比为9.3:1；所述的助催化剂由氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸组成。

2.如权利要求1所述的一种应用于后级三元催化器的催化剂，其特征是：所述的助催化剂，氧化铝、铈锆粉、拟薄水铝石、去离子水和硝酸的重量配比为1:0.2:0.1:3.5:0.06。

3.如权利要求1或2所述的一种应用于后级三元催化器的催化剂，其特征是：所述的载体为蜂窝状载体。

4.如权利要求3所述的一种应用于后级三元催化器的催化剂，其特征是：所述的蜂窝状载体为400目载体。

5.如权利要求4所述的一种应用于后级三元催化器的催化剂，其特征是：所述的载体的规格为118.4*127。