柴油機(jī)NOx排放后處理的非均相催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及柴油機(jī)NOJ^處理凈化領(lǐng)域，具體為適用于柴油機(jī)NO 放后處理的非 均相催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量已達(dá)到2. 64億輛。在北京、上海、廣州等機(jī)動(dòng) 車(chē)保有量位于前40名的城市中，約50%的氮氧化物污染來(lái)自于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放。汽車(chē)尾 氣中NOx排放已成為大氣污染物的主要來(lái)源。隨著汽車(chē)保有量的日益增多，汽車(chē)尾氣中NO x排放對(duì)環(huán)境和生態(tài)的破壞變得日益嚴(yán)重，降低機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中NOx排放是當(dāng)前研究的一項(xiàng)重 要課題。
[0003] 柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性、壽命長(zhǎng)以及較低的CO2排放等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)動(dòng)車(chē)、船 舶等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但是由于柴油機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)在1. 3以上導(dǎo)致NOx排放 量較高，尾氣中含有過(guò)量的O2，如何控制有效柴油機(jī)NOx成為柴油機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵。NOx吸附 還原催化（lean NOxTrap, LNT)技術(shù)是解決柴油機(jī)富氧中NOx還原的一種最有前景的技術(shù) 途徑。
[0004] 目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家所用的催化劑主要含有貴金屬Pt、Pd、Rh型催化劑，^^^催化 活性較好，但貴金屬成本較高，如何降低催化劑中Pt貴金屬含量顯得尤為重要。
[0005] 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過(guò)催化劑載體過(guò)程中有一定程度的溫降（約50-120° C)，而溫度對(duì) 催化劑的活性影響很大，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高催化劑活性越強(qiáng)。如何利用發(fā)動(dòng)機(jī)排 氣在載體中的溫度分布特性來(lái)優(yōu)化催化劑在載體中的分布，使得更加合理的利用催化劑和 提高轉(zhuǎn)化效率就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種適用于柴油機(jī)NOx排放后處理的非均相催化劑的制備工藝。該種 催化劑涂覆工藝充分利用了柴油機(jī)排氣通過(guò)載體的溫度分布特性，使載體軸向方向的溫度 分布與涂覆的催化劑濃度相對(duì)應(yīng)，使得催化劑在載體中分布更為合理，有效提高了催化劑 的整體利用率和NOx轉(zhuǎn)化效率。
[0007] 1柴油機(jī)NOx排放后處理的非均相催化劑，該催化劑由活性組份、N0X#儲(chǔ)組份、助 劑組份、涂層和載體組成；其特征在于：催化劑的載體沿發(fā)動(dòng)機(jī)排氣方向依次分為A區(qū)，B區(qū) 和C區(qū)，A區(qū)，B區(qū)和C區(qū)涂覆的催化劑濃度遞增，利用了柴油機(jī)排氣通過(guò)載體的溫度分布特 性，使載體軸向方向的溫度分布與涂覆的催化劑濃度相對(duì)應(yīng)，使得催化劑在載體中分布更 為合理，有效提高了催化劑的整體利用率和NOxR化率。
[0008] Pt作為活性組分，BaO作為存儲(chǔ)組分，CeOi^為助劑，涂層為γ-Al2O3;活性組份： 0.1-0.5% (wt) ;N0X#儲(chǔ)組份：18-25%(wt);助劑組份：5-12%(wt)，其余為涂層 γ-Α1 203。
[0009] A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)各占載體沿發(fā)動(dòng)機(jī)排氣方向1/3的長(zhǎng)度。
[0010] B區(qū)涂覆濃度為A區(qū)的1. 1-1. 5倍，C區(qū)涂覆濃度為B區(qū)的1. 1-1. 3倍，且A區(qū)靠 近發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管。
[0011] 本發(fā)明提供的一種適用于柴油機(jī)NOx排放后處理的非均相催化劑的制備工藝，制 備步驟如下： (a)l.涂覆在載體A區(qū)的催化劑漿液的制備：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 Pt (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Ce (NO3) 3 · 6H20金屬鹽和γ -Al2O3粉末并溶于去離子水，金屬鹽和 Y-Al2O3粉末與去離子水質(zhì)量比為0. 25-0. 5 :1，然后60-80° C水浴加熱并攪拌30-60min， 制得楽液a。
[0012] 2.涂覆在載體B區(qū)的催化劑漿液的制備：按Pt-BaO-CeO2-Al 2O3的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 Pt (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Ce(NO3)3 · 6H20金屬鹽和γ-Al2O3粉末并溶于去離子水，金屬鹽 和Y-Al2O3粉末與去離子水質(zhì)量比為0.275-0. 75:1，然后60-80° C水浴加熱并攪拌 30-60min，制得漿液b。
[0013] 3.涂覆在載體C區(qū)的催化劑漿液的制備：按Pt-BaO-CeO2-Al2O3的化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 Pt (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Ce(NO3)3 · 6H20金屬鹽和γ-Al2O3粉末并溶于去離子水，金屬鹽 和Y-Al2O3粉末與去離子水質(zhì)量比為0.303-0. 975:1，然后60-80° C水浴加熱并攪拌 30_60min，制得衆(zhòng)液C0
[0014] (b)催化劑載體的涂覆過(guò)程： 方案1 :將載體A區(qū)浸入漿液a，使?jié){液液面剛好淹沒(méi)A區(qū)，浸泡l-2min后取出，然 后將A區(qū)向下，并用真空裝置抽走A區(qū)多余的漿液使載體孔道通順，將載體在 100-120 ° C干燥I-2h ;再將載體B和C區(qū)同時(shí)浸入漿液b，使?jié){液液面剛好淹沒(méi)B區(qū)，浸泡 2-3min后取出，然后將C區(qū)向下，并用真空裝置抽走B和C區(qū)多余的漿液使載體孔道通順， 將載體在100-120 ° C干燥1-2h ;然后將載體C浸入漿液c，使?jié){液液面剛好淹沒(méi)C區(qū)，浸 泡l-2min后取出，然后將C區(qū)向下，并用真空裝置抽走C區(qū)多余的漿液使載體孔道通順，將 載體在100-120° C干燥1-2h ;最后將涂覆好的載體在馬弗爐中600-800° C焙燒3-5h。
[0015] 方案2 :將載體C區(qū)浸入漿液c，使?jié){液液面剛好淹沒(méi)C區(qū)，浸泡l-2min后取出，然 后干燥1-2h ;再將載體B和C區(qū)同時(shí)浸入漿液b，使?jié){液液面剛好淹沒(méi)B區(qū)，浸泡 2-3min后取出，然后將C區(qū)向下，并用真空裝置抽走B和C區(qū)多余的漿液使載體孔道通順， 將載體在100-120 ° C干燥1-2h ;然后將載體A區(qū)浸入漿液a，使?jié){液液面剛好淹沒(méi)A區(qū)， 浸泡l-2min后取出，然后將A區(qū)向下，并用真空裝置抽走A區(qū)多余的漿液使載體孔道通順， 將載體在100-120° C干燥1-2h;最后將涂覆好的載體在馬弗爐中600-800° C焙燒3-5h。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)柴油機(jī)尾氣通過(guò)催化劑載體的溫度分布特性，在載體 軸向不同區(qū)域涂覆不同濃度的催化劑（A區(qū)到C區(qū)涂覆的催化劑濃度逐漸增加)，根據(jù)尾氣 在載體A區(qū)溫度較高的特點(diǎn)，催化劑催化效率高，在達(dá)到要求的NOxR化效率的前提下可以 使用相對(duì)少量的催化劑，從而降低催化劑成本。柴油機(jī)尾氣在載體C區(qū)溫度相對(duì)于A區(qū)有 一定的溫降，對(duì)催化劑轉(zhuǎn)化效率有一定影響，可以通過(guò)在載體C區(qū)使用相對(duì)于A區(qū)濃度高一 些的催化劑，達(dá)到彌補(bǔ)溫降對(duì)催化劑效率的副作用，從而達(dá)到NOx轉(zhuǎn)化效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
[0018] 圖2為方案1的載體A區(qū)催化劑涂覆過(guò)程示意圖。
[0019] 圖3為方案1的載體B區(qū)催化劑涂覆過(guò)程示意圖。
[0020] 圖4為方案1的載體C區(qū)催化劑涂覆過(guò)程示意圖。
[0021] 圖5為方案2的載體C區(qū)催化劑涂覆過(guò)程示意圖。
[0022] 圖6為方案2的載體B區(qū)催化劑涂覆過(guò)程示意圖。
[0023] 圖7為方案2的載體A區(qū)催化劑涂覆過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于下敘述的實(shí)施例。 實(shí)施例
[0025] L 稱(chēng)取70g γ-Al2O3'34. 163g Ba (NO3)2'25. 239Ce (NO3) 3 ·6Η20和 0· 635g Pt(NO3)2溶于 300ml去離子水中，水浴加熱到70 ° C并磁力攪拌40min，制得漿液a ;稱(chēng)取105g 丫-八1203、51.24688&(勵(lì)3) 2、34.8598〇6(勵(lì)3)3.6!120和 0.9528?七(吣3)2溶于 3501111 去離 子水中，水浴加熱到70° C并磁力攪拌40min，制得漿液b ;稱(chēng)取126g y-Al203、61.495g 8&(勵(lì)3)2、41.83比6(勵(lì)3)3.6!1 20和1.1148?丨(勵(lì)3)2溶于37〇1111去離子水中，水浴加熱到 70 ° C并磁力攪拌40min，制得衆(zhòng)液c 〇
[0026] 2.將I. 2L堇青石蜂窩狀陶瓷載體（目數(shù)300,孔隙率25%)載體A區(qū)浸入漿液a， 漿液液 面剛好浸沒(méi)A區(qū)，浸泡Imin后取出，A區(qū)向下，用真空裝置吸走多余的漿液，使得載體內(nèi) 部孔道暢通，用干燥箱120° C干燥2h ;然后將載體B和C區(qū)浸入漿液b，使?jié){液剛好