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CN105797721B - 一种高钯含量三效催化剂的制备方法 - Google Patents

一种高钯含量三效催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高钯含量三效催化剂的制备方法，它包括配制Pd贵金属第一层浆料步骤、配制Rh贵金属第二层浆料步骤、配制贵金属Pd前驱体溶液步骤、配制Pd‑Rh双贵金属第二层混合浆料步骤、在载体上涂覆Pd贵金属第一层浆料步骤、第一次烘干与焙烧步骤、在载体上涂覆双贵金属第二层混合浆料步骤与第二次烘干与焙烧步骤。通过本发明方法制备得到的高钯含量三效催化剂，有效地提高了三效催化剂的性能，使其具有起燃快、贵金属利用率高等优点。

Description

一种高钯含量三效催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种三效催化剂的制备方法，本发明尤其是涉及一种高钯含量三效催化剂的制备方法。
背景技术
当今社会机动车作为最主要的交通和运输工具其尾气排放已成为环境的一大污染源，国家不断加严对机动车排放标准的制定和管控。利用三效催化剂（净化器）来催化转化汽油车尾气污染物是汽油车尾气后处理的一种重要方法，并且在未来较长时间内都会被采用。在三效催化剂发展过程中，催化剂制备过程技术一直是影响催化剂性能的重要原因。普通的双涂层混涂法是目前生产制备蜂窝陶瓷三效催化剂的主要方法，但是在一些特殊项目上，传统的样件制备技术难以满足性能要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以有效地提高三效催化剂的性能、使其具有起燃快、贵金属利用率高等优点的一种高钯含量三效催化剂的制备方法。
按照本发明提供的技术方案，所述一种高钯含量三效催化剂的制备方法包括以下步骤：
a、取第一层浆料，加入Pd金属盐溶液，搅拌2~5小时，配制成Pd离子浓度为0.200~15.000g/L的Pd贵金属第一层浆料，调节Pd贵金属第一层浆料的黏度为100~6000cpi，待用；
b、取第二层浆料，先加入Rh金属盐溶液，搅拌2~5小时，配制成Rh离子浓度为0.010~0.400g/L的Rh贵金属第二层浆料，备用；
c、使用氨水或碱性有机物溶液滴加到Pd金属盐溶液中，至Pd金属盐溶液的pH为7~10，得到贵金属Pd前驱体溶液，备用；
d、把贵金属Pd前驱体溶液滴加到Rh贵金属第二层浆料中，配置成Pd离子浓度为0.20~15.000g/L的Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，调节Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料的黏度为100~6000cpi，备用；
e、取堇青石蜂窝陶瓷载体，使用定量涂覆机，将Pd贵金属第一层浆料均匀涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体的外表面，形成催化剂第一层；
f、将涂覆有Pd贵金属第一层浆料的堇青石蜂窝陶瓷载体置于100~150℃下烘干4~8h，然后于400~600℃下焙烧1~3h，备用；
g、在焙烧后的环状堇青石蜂窝陶瓷载体上均匀涂覆Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，使得在催化剂第一层上形成催化剂第二层；
h、将涂覆有Pd-Rh双贵金属第二层混合浆液的环状堇青石蜂窝陶瓷载体置于100~150℃下烘干4~8h，然后于400~600℃下焙烧1~3h，即得到高钯含量三效催化剂。
所述堇青石蜂窝陶瓷载体的目数为300~900目。
步骤c所述的碱性有机物溶液为乙醇胺、乙二醇铵、四乙基氢氧化铵、三乙胺、三乙烯二胺、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、乙烯醇丁胺、乙烯醇丁三胺、二乙烯三胺或者三乙烯四胺。
所述Pd金属盐溶液为硝酸钯溶液或二氨二亚硝酸钯溶液。
所述Rh金属盐溶液为硝酸铑溶液。
通过本发明方法制备得到的高钯含量三效催化剂，有效地提高了三效催化剂的性能，使其具有起燃快、贵金属利用率高等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明中，第一层浆料的组分可以采用专利201310117832.7所记载的方案。
本发明中，第二层浆料的组分可以采用专利201310117832.7所记载的方案。
实施例1
一种高钯含量三效催化剂的制备方法包括以下步骤：
a、取第一层浆料，加入硝酸钯溶液，搅拌5小时，配制成Pd离子浓度为0.200g/L的Pd贵金属第一层浆料，调节Pd贵金属第一层浆料的黏度为100cpi，待用；
b、取第二层浆料，先加入硝酸铑溶液，搅拌5小时，配制成Rh离子浓度为0.010g/L的Rh贵金属第二层浆料，备用；
c、使用氨水或碱性有机物溶液滴加到硝酸钯溶液中，至硝酸钯溶液的pH为7，得到贵金属Pd前驱体溶液，备用；
d、把贵金属Pd前驱体溶液滴加到Rh贵金属第二层浆料中，配置成Pd离子浓度为0.20g/L的Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，调节Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料的黏度为100cpi，备用；
e、取堇青石蜂窝陶瓷载体，使用定量涂覆机，将Pd贵金属第一层浆料均匀涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体的外表面，形成催化剂第一层；
f、将涂覆有Pd贵金属第一层浆料的堇青石蜂窝陶瓷载体置于100℃的温度下烘干8h，然后于400℃的温度下焙烧3h，备用；
g、在焙烧后的环状堇青石蜂窝陶瓷载体上均匀涂覆Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，使得在催化剂第一层上形成催化剂第二层；
h、将涂覆有Pd-Rh双贵金属第二层混合浆液的环状堇青石蜂窝陶瓷载体置于100℃的温度下烘干8h，然后于400℃的温度下焙烧3h，即得到高钯含量三效催化剂。
取产品封装成净化器进行I型冷启动试验，排放结果为：0.042g/km，CO： 0.46g/km，NOx：0.032g/km。与传统催化剂对比，三种污染物处理能力分别提高：THC：6.67%，CO：9.80%，NOx：6.88%。
实施例2
一种高钯含量三效催化剂的制备方法包括以下步骤：
a、取第一层浆料，加入二氨二亚硝酸钯溶液，搅拌2小时，配制成Pd离子浓度为15.000g/L的Pd贵金属第一层浆料，调节Pd贵金属第一层浆料的黏度为6000cpi，待用；
b、取第二层浆料，先加入硝酸铑溶液，搅拌2小时，配制成Rh离子浓度为0.400g/L的Rh贵金属第二层浆料，备用；
c、使用氨水或碱性有机物溶液滴加到二氨二亚硝酸钯溶液中，至二氨二亚硝酸钯溶液的pH为10，得到贵金属Pd前驱体溶液，备用；
d、把贵金属Pd前驱体溶液滴加到Rh贵金属第二层浆料中，配置成Pd离子浓度为15.000g/L的Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，调节Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料的黏度为6000cpi，备用；
e、取堇青石蜂窝陶瓷载体，使用定量涂覆机，将Pd贵金属第一层浆料均匀涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体的外表面，形成催化剂第一层；
f、将涂覆有Pd贵金属第一层浆料的堇青石蜂窝陶瓷载体置于150℃的温度下烘干4h，然后于600℃的温度下焙烧1h，备用；
g、在焙烧后的环状堇青石蜂窝陶瓷载体上均匀涂覆Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，使得在催化剂第一层上形成催化剂第二层；
h、将涂覆有Pd-Rh双贵金属第二层混合浆液的环状堇青石蜂窝陶瓷载体置于150℃的温度下烘干4h，然后于600℃的温度下焙烧1h，即得到高钯含量三效催化剂。
取产品封装成净化器进行I型冷启动试验，排放结果为：0.041g/km，CO： 0.45g/km，NOx：0.031g/km。与传统催化剂对比，三种污染物处理能力分别提高：THC：9.89%，CO：11.76%，NOx：8.83%。
实施例3
一种高钯含量三效催化剂的制备方法包括以下步骤：
a、取第一层浆料，加入硝酸钯溶液，搅拌3小时，配制成Pd离子浓度为8.000g/L的Pd贵金属第一层浆料，调节Pd贵金属第一层浆料的黏度为2000cpi，待用；
b、取第二层浆料，先加入硝酸铑溶液，搅拌4小时，配制成Rh离子浓度为0.300g/L的Rh贵金属第二层浆料，备用；
c、使用氨水或碱性有机物溶液滴加到硝酸钯溶液中，至硝酸钯溶液的pH为9，得到贵金属Pd前驱体溶液，备用；
d、把贵金属Pd前驱体溶液滴加到Rh贵金属第二层浆料中，配置成Pd离子浓度为7.000g/L的Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，调节Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料的黏度为3000cpi，备用；
e、取堇青石蜂窝陶瓷载体，使用定量涂覆机，将Pd贵金属第一层浆料均匀涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体的外表面，形成催化剂第一层；
f、将涂覆有Pd贵金属第一层浆料的堇青石蜂窝陶瓷载体置于130℃的温度下烘干6h，然后500℃的温度下焙烧2h，备用；
g、在焙烧后的环状堇青石蜂窝陶瓷载体上均匀涂覆Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，使得在催化剂第一层上形成催化剂第二层；
h、将涂覆有Pd-Rh双贵金属第二层混合浆液的环状堇青石蜂窝陶瓷载体置于120℃的温度下烘干6h，然后于500℃的温度下焙烧2h，即得到高钯含量三效催化剂。
取产品封装成净化器进行I型冷启动试验，排放结果为：0.039g/km，CO：0.43g/km，NOx：0.028g/km。与传统催化剂对比，三种污染物处理能力分别提高：THC：13.73%，CO：15.69%，NOx：17.65%。
对比实施例
传统的催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷为载体，以活性氧化铝和储氧材料为涂层，以贵金属Pd&Rh为催化剂活性组分，催化剂为双涂层结构，第一层浆料负载活性组分Pd，直接涂覆在载体上，在150℃下烘干6小时，500℃下焙烧2小时后待用；第二层浆料负载活性组分Rh，涂覆在第一层上，涂覆完成后，催化剂在150℃下烘干6小时，500℃下焙烧2小时，既得传统双涂层催化剂。其中第一层贵金属Pd含量为为5.156g/L，第二层贵金属Rh含量为0.141g/L，两种贵金属在涂层上均匀分布。然后封装成净化器进行I型冷启动试验，传统双涂层催化剂的整车排放结果为：THC：0.045g/km，CO：0.51g/km，NOx：0.034g/km。
以下所有实施例贵金属种类和含量均与对比实施例相同。
与传统三效催化剂制备方法相比，本发明把含量较高的、分布于第一层的活性组分Pd的一部分负载在第二层中，这样既可降低第一层活性组分Pd含量过高带来的高温烧结风险，又可提高活性组分Pd与污染物的接触比率和时间，能够提高催化剂对污染物的处理能力。
本发明中，通过助剂的添加，改变了贵金属Pd前驱体的化学性质，达到提高贵金属Pd离子在第二层浆料液相中的含量的目的，可以达到60%左右。这样在涂覆第二层浆液时，浆料液相中溶解的活性组分Pd离子会随着液相一起扩散并吸附到已涂覆的第一层涂层材料中，起到浸渍的效果。通过浆液配制时控制活性组分Pd在浆液中的含量，可以达到灵活调节活性组分Pd在成品三效催化剂第一层和第二层上的分布的效果。
本发明制备的三效催化剂，活性组分散度高、颗粒度小、抗老化能力强，有效的提高三效催化剂的性能，使之具有起燃快，贵金属利用率高等优点。

Claims (2)

1.一种高钯含量三效催化剂的制备方法，其特征是该制备方法包括以下步骤：
a、取第一层浆料，加入Pd金属盐溶液，搅拌2~5小时，配制成Pd离子浓度为0.200~15.000g/L的Pd贵金属第一层浆料，调节Pd贵金属第一层浆料的黏度为100~6000cpi，待用；
b、取第二层浆料，先加入Rh金属盐溶液，搅拌2~5小时，配制成Rh离子浓度为0.010~0.400g/L的Rh贵金属第二层浆料，备用；
c、使用氨水或碱性有机物溶液滴加到Pd金属盐溶液中，至Pd金属盐溶液的pH为7~10，得到贵金属Pd的前驱体溶液，备用；
d、把贵金属Pd前驱体溶液滴加到Rh贵金属第二层浆料中，配置成Pd离子浓度为0.20~15.000g/L的Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料，调节Pd-Rh双贵金属第二层混合浆料的黏度为100~6000cpi，备用；
e、取堇青石蜂窝陶瓷载体，使用定量涂覆机，将Pd贵金属第一层浆料均匀涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体的外表面，形成催化剂第一层；
f、将涂覆有Pd贵金属第一层浆料的堇青石蜂窝陶瓷载体置于100~150℃下烘干4~8h，然后于400~600℃下焙烧1~3h，备用；
g、在焙烧后的环状堇青石蜂窝陶瓷载体上均匀涂覆贵金属第二层混合浆料，使得在催化剂第一层上形成催化剂第二层；
h、将涂覆有Pd-Rh双贵金属第二层混合浆液的环状堇青石蜂窝陶瓷载体置于100~150℃下烘干4~8h，然后于400~600℃下焙烧1~3h，即得到高钯含量三效催化剂；
步骤c所述的碱性有机物溶液为乙醇胺、乙二醇胺 、四乙基氢氧化铵、三乙胺、三乙烯二胺、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、乙烯醇丁胺、乙烯醇丁三胺、二乙烯三胺或者三乙烯四胺；
所述Pd金属盐溶液为硝酸钯溶液或二氨二亚硝酸钯溶液；
所述Rh金属盐溶液为硝酸铑溶液。
2.如权利要求1所述的高钯含量三效催化剂的制备方法，其特征是：所述堇青石蜂窝陶瓷载体的目数为300~900目。
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