本发明涉及柴油发动机尾气净化系统的氧化型催化剂,尤其是一种柴油车氧化型催化剂及其制备方法。
背景技术:
1、柴油机氧化催化剂(doc)的主要作用:(1)将柴油发动机尾气中的一氧化碳(co)、碳氢(hc)以及颗粒物(pm)中的可溶性有机物(sof)等污染物转化为无毒害的co2和h2o;(2)no氧化,产生的no2一部分用于颗粒物被动连续再生,另一部分用于快速scr反应,提升低温工况脱硝效率。
2、中重型柴油车doc催化剂普遍使用pt/pd双贵金属涂层,国六阶段主流doc催化剂铂族贵金属用量为0.7~0.9g/l;面对贵金属高效利用和柴油车后处理降本需求,迫切需要开发低贵金属doc,在低贵金属用量下满足柴油车燃油起燃、碳烟主被动再生和系统可靠性需求;锰基催化剂具有良好的氧化活性,但热稳定性差制约其在柴油车后处理系统中的应用,高稳定性稀土锰锆复合催化材料替代部分铂族金属,是低铂族金属doc催化剂有前景的开发方向之一。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足,本发明提供一种柴油车氧化型催化剂及其制备方法,采用分层设计,使用稀土锰锆复合催化材料替代部分铂族金属,降低贵金属用量;通过稀土锰锆材料及铂族金属协同氧化作用,提高催化剂的no/hc/co氧化效率。
2、本发明采用的技术方案是:
3、一种柴油车氧化型催化剂,其中:包括载体、涂覆在载体上的下层涂层和涂覆在下层涂层上的上层涂层,所述下层涂层包括贵金属pt和含锰复合氧化物,所述上层涂层包括贵金属pt、贵金属pd和硅铝复合氧化物;所述下层涂层的涂覆量为60-100g/l,上层涂层的涂覆量为70-90g/l。
4、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂,其中:下层涂层中贵金属pt的用量为0.05-0.1g/l。
5、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂,其中:上层涂层中贵金属pt、贵金属pd的总用量为0.35-0.5g/l,贵金属pt、贵金属pd的质量比为2:1-5:1。
6、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂,其中:按质量百分数计,含锰复合氧化物包10-20%二氧化锰,20-30%二氧化铈,5-10%氧化镧,40-65%二氧化锆。
7、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂,其中:按质量百分数计,硅铝复合氧化物包括5-10%二氧化硅和90-95%氧化铝。
8、本发明还提供一种柴油车氧化型催化剂的制备方法,其中:包括以下步骤:
9、步骤s1.含锰复合氧化物的制备:按照二氧化锰、二氧化铈、氧化镧、二氧化锆的质量比为2-4:4-6:1-2:8-13,将硝酸锰、硝酸亚铈、硝酸镧和硝酸氧锆配置成金属离子溶液,然后将硝酸锰、硝酸亚铈、硝酸镧和硝酸氧锆滴加到过量的氨水中,控制反应体系的ph为9~10,然后将含锰复合氧化物质量5%的聚乙二醇加入溶液,搅拌10-20min得到悬浮液,随后将所得悬浊液至于70-80℃水浴中陈化8-12h,抽滤,将滤饼用蒸馏水清洗3-5次,然后喷雾干燥得到前驱体粉末,将前驱体粉末焙烧得到含锰复合氧化物;
10、步骤s2.下层涂层的制备:通过等体积浸渍的方法将硝酸铂溶液浸渍到含锰复合氧化物上得到混合液,将混合液中加入去离子水形成pt/mno2-ceo2-la2o3-zro2浆液,将浆液球磨至颗粒度d90为10-15μm,最后将浆液涂覆到载体上,烘干,得到半成品催化剂;
11、步骤s3.上层涂层的制备:通过等体积浸渍的方法将硝酸铂、硝酸钯混合溶液浸渍到硅铝复合氧化物上,静置6-10h,然后加到去离子水中,控制固化物含量为25-30%,搅拌均匀,形成pt/pd/sio2-al2o3浆液,将浆液球磨至颗粒度d90为15-20μm,最后将浆液涂覆到半成品催化剂上,烘干,焙烧,得到成品催化剂。
12、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其中:步骤s1中喷雾干燥的温度为200-300℃。
13、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其中:步骤s1中焙烧温度为500-600℃,焙烧时间为3-5h。
14、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其中:步骤s2和步骤s3中烘干温度均为100-150℃,烘干时间均为10-15min。
15、优选的是,所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其中:步骤s3中焙烧温度为500-600℃,焙烧时间为2-3h。
16、本发明的优点:
17、本发明的柴油车氧化型催化剂及其制备方法,催化剂包括载体、涂覆在载体上的下层涂层和涂覆在下层涂层上的上层涂层,下层涂层包括贵金属pt、含锰复合氧化物;上层涂层包括贵金属pt、贵金属pd、硅铝复合氧化物,通过稀土锰锆材料及铂族金属协同氧化作用,既能减少铂族贵金属的使用量,又提升了催化剂的氧化性能,催化剂中铂族贵金属用量少、成本低、起燃温度低、no氧化能力高、稳定性高,能够在较低温度催化co/hc燃烧。
1.一种柴油车氧化型催化剂,其特征在于:包括载体、涂覆在载体上的下层涂层和涂覆在下层涂层上的上层涂层,所述下层涂层包括贵金属pt和含锰复合氧化物,所述上层涂层包括贵金属pt、贵金属pd和硅铝复合氧化物;所述下层涂层的涂覆量为60-100 g/l,上层涂层的涂覆量为70-90 g/l。
2.根据权利要求1所述的柴油车氧化型催化剂,其特征在于:下层涂层中贵金属pt的用量为0.05-0.1 g/l。
3.根据权利要求1所述的柴油车氧化型催化剂,其特征在于:上层涂层中贵金属pt、贵金属pd的总用量为0.35-0.5 g/l,贵金属pt、贵金属pd的质量比为2:1-5:1。
4.根据权利要求1所述的柴油车氧化型催化剂,其特征在于:按质量百分数计,含锰复合氧化物包括10-20% 二氧化锰,20-30% 二氧化铈,5-10%氧化镧,40-65%二氧化锆。
5.根据权利要求1所述的柴油车氧化型催化剂,其特征在于:按质量百分数计,硅铝复合氧化物包括5-10%二氧化硅和90-95%氧化铝。
6.根据权利要求1-5任一项所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其特征在于:步骤s1中喷雾干燥的温度为200-300℃。
8.根据权利要求6所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其特征在于:步骤s1中焙烧温度为500-600℃,焙烧时间为3-5 h。
9.根据权利要求6所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其特征在于:步骤s2和步骤s3中烘干温度均为100-150℃,烘干时间均为10-15 min。
10.根据权利要求6所述的柴油车氧化型催化剂的制备方法,其特征在于:步骤s3中焙烧温度为500-600℃,焙烧时间为2-3 h。
