一種滿足國六排放標準的汽油機尾氣凈化三效催化劑，包括主要成分為改性氧化鋁、鈰/鋯混合氧化物、貴金屬活性組分的主催化劑和預催化劑，其中預催化劑包括基礎層Ⅰ、中間層Ⅱ和外層Ⅲ，每層都設置有前區(qū)及后區(qū)，前區(qū)為貴金屬活性組分含量較多的上游，后區(qū)為比前區(qū)貴金屬活性組分含量低的下游，主催化劑包括基礎層A、中間層B和外層C，中間層的貴金屬活性組分含量大于基礎層A和外層C的貴金屬組分含量，且主催化劑中的貴金屬活性組分含量低于預催化劑中的貴金屬活性組分含量，實現(xiàn)貴金屬活性組分的有效利用以及催化劑熱穩(wěn)定性的顯著提高，從而降低催化劑的起燃溫度、提高催化劑的耐久性。
A three-way catalyst for gasoline engine exhaust purification meeting the national six emission standards
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種滿足國六排放標準的汽油機尾氣凈化三效催化劑
本專利技術屬于汽油發(fā)動機尾氣凈化
，具體涉及一種滿足國六排放標準的汽油機尾氣凈化三效催化劑。
技術介紹
利用催化轉(zhuǎn)化技術實現(xiàn)汽油機尾氣的排放控制，是汽油機尾氣治理最行之有效的方式，2016年12月23日，國家環(huán)保部公布GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》，2020年7月1日起，所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合該標準要求，其中Ⅰ型試驗應符合6a限值要求；自2023年7月1日起，所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合標準要求，其中Ⅰ型試驗應符合6b限值要求。而許多整車企業(yè)，考慮到新車開發(fā)周期長、開發(fā)費用高，都選擇直接開發(fā)滿足國六b排放標準的車型；這也意味著，配套的汽油機尾氣凈化器必須采用滿足國六b排放標準的三效催化劑。相對于國五排放標準，國六排放標準對于污染物允許排放值顯著降低，這意味著配套的催化劑需要具有更高的轉(zhuǎn)化效率和更低的起燃溫度；國六排放標準采用更加瞬態(tài)的WLTC循環(huán)，需要配套的催化劑具有更加優(yōu)異的儲放氧性能；且國六排放標準對催化劑使用時效的規(guī)定為20萬公里，對于催化劑的熱穩(wěn)定性提出了更高的要求。授權號為CN104334255B的文件公開了一種三效催化體系，包括在惰性催化劑載體上的一種第一三效催化劑和位于該第一三效催化劑上游的一種第二三效催化劑，該第一三效催化劑是一種雙層催化劑，包括第一層和第二層，第一層包括活性氧化鋁、鈰/鋯混合氧化物和鈀，第二層包括活性氧化鋁和銠且不含有鈰及含鈰材料，該技術方案只是將催化劑雖然將催化劑進行了分類和分區(qū)，但是其高溫熱穩(wěn)定性的提升并不明顯。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種滿足國六排放標準的汽油機尾氣凈化三效催化劑，其根據(jù)不同的分區(qū)所吸附沉積的貴金屬的類型和濃度不同來實現(xiàn)貴金屬活性組分的高度分散從而整體提高催化劑的高溫熱穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種滿足國六排放標準的汽油機尾氣凈化三效催化劑，包括主要成分為改性氧化鋁、鈰/鋯混合氧化物、貴金屬活性組分的主催化劑和預催化劑，其中預催化劑包括基礎層Ⅰ、中間層Ⅱ和外層Ⅲ，每層都設置有前區(qū)及后區(qū)，前區(qū)為貴金屬活性組分含量較多的上游，后區(qū)為比前區(qū)貴金屬活性組分含量低的下游。進一步地，主催化劑包括基礎層A、中間層B和外層C，中間層的貴金屬活性組分含量大于基礎層A和外層C的貴金屬組分含量，且主催化劑中的貴金屬活性組分含量低于預催化劑中的貴金屬活性組分含量。在本方案設計中，設置了包括主催化劑和預催化劑的雙層催化劑，為了提高貴金屬活性組分在催化劑中的分散度及有效利用，起到主要催化作用的預催化劑由上到下、從上游到下游分為至少六個區(qū)，通過該布局方式，可以調(diào)配不同層級、不同區(qū)域間改性氧化物和稀土復合氧化物的比例，從而調(diào)配貴金屬的類型和濃度，且根據(jù)尾氣的流向貴金屬活性成分主催化劑含量低于預催化劑含量，貴金屬活性成分含量由上游至下游逐漸降低，基礎層、中間層、外層三層中間層向兩邊含量降低的特點分布，實現(xiàn)貴金屬活性組分的有效利用以及催化劑熱穩(wěn)定性的顯著提高，從而降低催化劑的起燃溫度、提高催化劑的耐久性。優(yōu)選地，鈰/鋯混合氧化物包括：Ce1：氧化鈰和氧化鋯的重量比為0.8~1.2；Ce2：氧化鈰和氧化鋯的重量比為0.6~0.8。進一步地，Ce1或Ce2的比表面積為70~100m2/g，孔體積為0.5~0.6cm3/g，孔徑為10~100nm。進一步優(yōu)選地，Ce1或Ce2經(jīng)1000℃老化，比表面積≥40m2/g，經(jīng)1100℃老化，比表面積≥20m2/g。在本方案設計中，經(jīng)過多次反復的試驗，上述參數(shù)的鈰/鋯混合氧化物具有很好的高溫抗燒結(jié)能力，其還具有優(yōu)異的氧空穴濃度、儲氧能力，能降低三效催化劑的起燃溫度。優(yōu)選地，改性氧化鋁為稀土改性的氧化鋁材料，稀土元素包括鑭、釹、釔，其比表面積為160~260m2/g，孔體積為0.3~0.8cm3/g，孔徑為0.5~100nm。進一步優(yōu)選地，改性氧化鋁的比表面積為180~200m2/g，孔體積為0.5~0.8cm3/g，孔徑為4~40nm，經(jīng)1200℃老化，比表面積≥40m2/g。整個催化劑的穩(wěn)定性在很大程度上依賴于涂層的表面積大小和涂層在載體上的附著力，在涂層中w（γ-Al2O3）通常超過90%，所以γ-Al2O3的穩(wěn)定是關鍵，本方案設計中，在純γ-Al2O3中加入用于在高溫下防止γ-Al2O3向α-Al2O3轉(zhuǎn)變的鑭、釹、釔元素的氧化物作為穩(wěn)定劑，且對γ-Al2O3的比表面積限值在較高的標準內(nèi)，得到在高溫條件下穩(wěn)定性好、比表面積較大的改性氧化鋁，有利于貴金屬活性組分高度分散在由改性氧化鋁和鈰/鋯混合氧化物組成的基層上，提高了貴金屬活性組分的利用率。優(yōu)選地，貴金屬活性組分包括鉑、鈀、銠中的一種或多種。選用鉑或鈀，主要用于轉(zhuǎn)化CO和HC，且具有價格較低、資源豐富、耐熱性較好等優(yōu)點；Rh是控制氮氧化物含量的主要成分，能夠有效的處理NOx，且耐久性佳，不易中毒。優(yōu)選地，鈰/鋯混合氧化物中包含有鑭、釹、釔、鐠元素的氧化物用于提高性能。本專利技術具有以下有益效果：在本方案設計中，包含具有多個不同貴金屬活性組分及濃度的催化劑分區(qū)，每個分區(qū)包含具有大表面積和高熱穩(wěn)定性的氧化鋁材料、具有優(yōu)異儲放氧性能的稀土復合氧化物材料以及其他助劑，涂覆在常用的蜂窩陶瓷載體上，可實現(xiàn)該分區(qū)上貴金屬活性組份的高度分散以及熱穩(wěn)定，應用于尾氣凈化器，具有較低的起燃溫度、提高了的儲放氧性能以及高溫熱穩(wěn)定性，使汽車尾氣排放滿足國六b排放標準的要求。具體實施方式實施例一種汽油機尾氣凈化三效催化劑，包括涂覆于蜂窩陶瓷載體上的主催化劑和施加到主催化劑上并與有待凈化的排氣直接接觸的預催化劑，主催化劑包括基礎層A、中間層B和外層C，具體配比如下：基礎層A：基層由一種含有3.5wt%的氧化鑭且比表面積為180m2/g、孔體積為0.5m3/g、孔徑為40nm的氧化鋁與含有1.0wt%的氧化釔且比表面積為70m2/g、孔體積為0.5cm3/g、孔徑為100nm的Ce1混合來制備，其中，Ce1中氧化鈰：氧化鋯為1:1，將硝酸鈀作為貴金屬前驅(qū)體使用并沉積到基層上；基礎層A的組成是：80g/L氧化鑭穩(wěn)定的氧化鋁、60g/L混合氧化釔的Ce1、0.3g/L鈀（在所有成分上）。中間層B：基層由一種含有3.0wt%的氧化鑭且比表面積為190m2/g、孔體積為0.6m3/g、孔徑為20nm的氧化鋁與含有1.0wt%的氧化鐠且比表面積為80m2/g、孔體積為0.6cm3/g、孔徑為50nm的Ce1混合來制備，其中，Ce1中氧化鈰：氧化鋯為4:5，硝酸鈀、硝酸銠作為貴金屬前驅(qū)體使用并沉積到基層上；中間層B的組成是：70g/L氧化鑭穩(wěn)定的氧化鋁、35g/L混合氧化鐠的Ce1、0.3g/L鈀（在所有成分上）、0.15g/L銠（在所有成分上）。外層C：基層由一種含有2.5wt%的氧化本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.根據(jù)權利要求1所述的一種汽油機尾氣凈化三效催化劑，包括一種預催化劑，其特征在于，所述預催化劑包括具有改性氧化鋁、鈰/鋯混合氧化物、貴金屬活性組分的基礎層Ⅰ以及具有與所述基礎層Ⅰ相同主要成分的中間層Ⅱ和外層Ⅲ，所述基礎層Ⅰ、中間層Ⅱ、外層Ⅲ各自包含有前區(qū)和后區(qū)，每層前區(qū)的貴金屬活性組分含量大于后區(qū)的貴金屬活性組分含量。/n
【技術特征摘要】
1.根據(jù)權利要求1所述的一種汽油機尾氣凈化三效催化劑，包括一種預催化劑，其特征在于，所述預催化劑包括具有改性氧化鋁、鈰/鋯混合氧化物、貴金屬活性組分的基礎層Ⅰ以及具有與所述基礎層Ⅰ相同主要成分的中間層Ⅱ和外層Ⅲ，所述基礎層Ⅰ、中間層Ⅱ、外層Ⅲ各自包含有前區(qū)和后區(qū)，每層前區(qū)的貴金屬活性組分含量大于后區(qū)的貴金屬活性組分含量。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種汽油機尾氣凈化三效催化劑，其特征在于，包括一種主催化劑，所述主催化劑包括具有改性氧化鋁、鈰/鋯混合氧化物、貴金屬活性組分的基礎層A以及具有與所述基礎層A相同主要成分的中間層B和外層C，所述中間層B的貴金屬活性組分含量大于基礎層A或外層C的的貴金屬活性組分含量。
3.根據(jù)權利要求1或2任一所述的一種汽油機尾氣凈化三效催化劑，其特征在于，所述鈰/鋯混合氧化物包括：
Ce1：氧化鈰和氧化鋯的質(zhì)量比為0.8~1.2；
Ce2：氧化鈰和氧化鋯的質(zhì)量比為0.6~0.8。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種汽油機尾氣凈化三效催化劑，其特征在于，所述Ce1或Ce2的比表面積為70~100m2/g，孔體積為0.5~0.6cm3/g，孔徑為10~100nm。
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王秋艷，李光鳳，喬鋒華，姬歡歡，徐志聰，戈大朋，
申請(專利權)人：浙江達峰汽車技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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