CN1072107A

CN1072107A - 稀土复合氧化物型三元催化剂及制备方法

Info

Publication number: CN1072107A
Application number: CN 91109065
Authority: CN
Inventors: 金涧波
Original assignee: GUILIN RECAT CO Ltd
Current assignee: GUILIN RECAT CO Ltd
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 1993-05-19

Abstract

一种适用于工业废气净化及含铅汽油车排气净化用的催化剂，属于环保技术领域。该催化剂使用三种载体材料：A.γ-氧化铝颗料；B.铝硅酸盐颗粒；C. 堇青石蜂窝载体。催化剂是以稀土金属和过渡金属、碱土金属氧化物为活性组分的低温催化及高温催化新型三元(CO、HC、NO_X)催化剂。具有良好的催化活性，较之使用贵金属催化剂具有成本低，抗铅性能好等优点。

Description

本制备方法属于环境保护技术领域

全球性的大气污染已严重威胁着人类的生存，在城市大气中60%的污染物来自于汽车，约40%的污染物来自于现代工业。利用催化剂净化机动车辆和现代工业排放的有害气体是一行之有效的办法，根据对专利文献的检索，多数属于贵金属型催化剂，如美国专利3，897，367，4，110，258（78年）;日本专利57-81832（80年）;57-87839（80年）;中国专利87105167.2;88107136.6;因贵金属资源稀少，价格昂贵，很难普遍推广应用。利用本法制造的稀土复合氧化物型三元催化剂，价格低廉，并具有良好的抗铅性能，可用于使用含铅汽油的汽车排气净化，并能较长时期适应汽车的排气***，汽车排气中的有害气体如CO、HC和NOx，通过本法制造的催化剂的催化，生成无害的CO₂，H₂O和N₂，其反应式如下：

完成以上三项化学反应，氧和一氧化碳是不可少的，如果空燃比调节适当，排气中的氧含量可以氧化＜8%的CO和＜8000P.P.M的HC。催化床的温度是这样产生的，通常汽车发电机排出的汽体温度约为100-300℃，排气中的CO和HC经氧化催化在催化床内进行燃烧，生成CO₂和H₂O同时产生大量卡路里，使催化床温度上升到400-700℃，显然，排污量与催化床温度成正比关系。

本发明是一种由颗粒载体或蜂窝载体与活性组份构成的三元催化剂，该活性组份为稀土或混合稀土氧化物碱土金属氧化物及过渡金属氧化物，其载体成份为γ-活性氧化铝或铝硅酸盐载体（含有Al₂O₃12-13%;SiO₂66-67%;CaO2-3%;MgO1-2%;K₂O2-3%;NaO0.5-1.0%;H₂O13-14%等）及堇青石峰窝载体，其催化剂成份配比为：

Rp·[Mq·Zy]·Ox-γAl₂O₃或铝硅酸盐载体，

R-La、Ce、Pr、Nd选其中之一，或二，或三，或四，

M-Ca、Sr、Ba、Zr选其中之一，或二，或三，或四。

Z-Zn、Co、Fe、Ni、Mn、Cu选其中之一，或二，或三，或四。

P＝1～2 q＝0～0.4 y＝0.6～1.0 X＝3～4

R-1型

Ce_1.2·[（Sr_0.1+Ba_0.1）·（Cu_0.5+Zn_0.5）]·O₃。

R-2型

Ce_1.0·[（Sr_0.3+Ba_0.1）·（Cu^0.5+Co_0.01）]·O₃。

R-3型

Ce_1.0·[Cu_0.5+Mn_0.5]·O₃。

三元催化剂的特征之一是活性组份总重量为产品重量的6～30%，所用载体为普通γ-活性氧化铝φ3～8毫米颗粒及铝硅酸盐载体（Al₂O₃12-13%;SiO₂66-67%;CaO2-3%;MgO1-2%;K₂O2-3%;Na₂O0.5-1.0%;H₂O13-14%等）制成φ3～8毫米球形颗粒或φ4×10毫米的棒形颗粒。三元催化剂活性组份的特征之二是R-1型或R-2型的热分解的温度为500-800℃，2-6小时;R-3型的焙烧温度为300-400℃，4-12小时。三元催化剂的特征之三是利用铝硅酸盐载体粉（100-160目）直接与R-3型中的氧化铈、氧化铜、氧化高钴粉末按如下配比混合均匀。

CeO₂+CuO+MnO₂＝1.0+0.5+0.5

造粒、烘干、在300-400℃焙烧4-12小时，即制成低温催化剂。

实施例一：R-1型，按1吨产品计算用料量：800公斤载体和200公斤活性金属氧化物组份。

A：取上述载体 800公斤;

B：硝酸铈（或硝酸镧或含有CeO₂50%;La₂O₃20-23%;Pr₆O₁₁5-7%;Nd₂O₃15-17%;其它RE 3%的混合稀土硝酸盐） 372公斤

C：硝酸铜 190公斤;

D：硝酸锌 227公斤;

E：硝酸钡 19公斤;

F：硝酸锶 24公斤。

配制成活性组份溶液用以浸渍载体，浸渍后的载体需晾干2-4小时，晾干过的载体送进高温炉中焙烧。于700℃保温4-6小时后出炉。其实施效果如表1图1、2、3、4所示。

实施例二：R-2型

A：取上述载体 800公斤;

B：硝酸铈（或硝酸镧，或含CeO₂50%;La₂O₃20-23%;Pr₆O₁₁5-7%;Nd₂O₃15-17%;其它RE 3%的混合稀土硝酸盐） 310公斤

C：硝酸铜 229公斤

D：硝酸锶 74.2公斤

E：硝酸钡 19公斤

F：硝酸钴 5公斤

配制成活性组份溶液用以浸渍载体，浸渍后载体需晾干2-4小时，浸渍晾干过的载体送进高温炉中焙烧，于800℃保温4-6小时后出炉。其实施效果如表2所示。

实施例三：R-3型

A：取铝硅酸盐载体粉 800公斤

B：氧化铈（或氧化镧或含CeO₂50%;La₂O₃20-30%;Pr₆O₁₁5-7%;Nd₂O₃15-17%;其它RE3%的混合物） 100公斤

C：氧化铜 50公斤

D：氧化锰 50公斤

混合均匀后造粒，颗粒直径范围：φ3-8毫米焙烧温度为300-400℃，焙烧时间：4-12小时。出炉后抽样作常规质量检测。R-3型实施效果如表3所示。

附图说明：

图1.R-1型颗粒催化剂装车实验NOx净化率

图2.R-1型颗粒催化剂不同车型装车实验HC净化率

图3.R-1型颗粒催化剂装车检测HC直方向

图4.R-1型颗粒催化剂装车检测CO直方向

图5.R-2型颗粒催化剂X衍射结构分析

图6.R-3型颗粒催化剂空气流速-净化率曲线

图7.R-3型蜂窝催化剂装车补加空气实验曲线

Claims

1、一种属于环境保护技术领域，用于工业废气、汽车排气和空气净化的颗粒和蜂窝载体的三元催化剂。本催化剂包括载体和活性组分。特征在于载体为γ-Al₂O₃颗粒或铝硅酸盐颗粒或堇青石蜂窝。催化活性组分为稀土或混合稀土氧化物、碱金属氧化物及过渡金属氧化物。

2、根据权力要求1所述的三元催化剂，其特征在于催化剂成份配比为：

Rp·[Mq·Zy]·Ox-γAl₂O₃或铝硅酸盐载体，

R-La、Ce、Pr、Nd选其中之一;或二，或三，或四，

M-Ca、Sr、Ba、Zr选其中之一，或二，或三，或四，

Z-Zn、Co、Fe、Ni、Mn、Cu选其中之一，或二，或三，或四。

P＝1～2 q＝0～0.4 y＝0.6～1.0 x＝3～4

R-1型

Ce_1.2·[（Sr_0.1+Ba_0.1）·（Cu_0.5+Zn_0.5）]·O₃。

R-2型

Ce_1.0·[（Sr_0.3+Ba_0.1）·（Cu_0.6+CO_0.01）]·O₃。

R-3型

Ce_1.0·[Cu_0.5+Mn_0.5]·O₃。

3、根据权力要求1所述的三元催化剂，其特征是活性组份总重量为产品重量的6～30%。

4、根据权力要求1所述的三元催化剂，其特征是所用载体为普通γ-活性氧化铝φ3～8毫米球形颗粒及铝硅酸盐载体粉（含Al₂O₃12～13%;SiO₂66-67%;CaO2-3%;MgO1-2%;K₂O2-3%;Na₂O0.5～1.0%;H₂O13-14%等）制成φ3-8毫米球形颗粒或φ4×10棒形颗粒，或堇青石蜂窝载体。

5、根据权力要求2所述的三元催化剂，其特征是R-1型或R-2型及R-3型的热分解温度为600～800℃，2-6小时。

6、根据权力要求5所述的三元催化剂，其特征是利用铝硅酸盐载体粉（80～160目）直接与R-3型中的氧化铈、氧化铜、氧化锰粉末按如下配比混合均匀：

CeO₂+CuO+MnO₂＝1.0+0.5+0.5

造粒、烘干，在600～700℃焙烧4～12小时即制成低温催化剂。

7、权力要求1所述的三元催化剂的特征在于可同时对CO、CH、NOx具有较好的净化能力。