用于汽车尾气处理的陶磁催化剂.pdf

用于汽车尾气处理的陶磁催化剂，属于催化剂制备技术，由天然矿物质混合而成，其中磷铈镧矿粉体30～70％，电气石粉体20～70％，陶土0～10％。制备时，先将各组成物的矿石分别加工至粒度为300～1000目，再将研磨后的矿物粉体按配制的比率混合搅拌均匀翻造成坯料，最后将陶磁催化剂坯料焙烧，焙烧温度为1150～1250摄氏度，焙烧时间为0.5～1小时，焙烧后的陶磁催化剂即为成品，再装入容器内投放至汽车的油箱、进气口、冷却水中。本发明的组成简单，制备容易，使用方便，可以减少汽车尾气中NOx排放量，减少一氧化碳、碳化氢的残留率。可提高燃料的燃烧速度，提高燃烧率20－30％。

1.  一种用于汽车尾气处理的陶磁催化剂，其特征在于该陶磁催化剂由多种天然矿物质混合配制而成，其组分及其含量为(重量％)：
磷铈镧矿粉体      30～70％，
电气石粉体        20～70％，
陶土              0～10％。

2.  根据权利要求1所述的用于汽车尾气处理的陶磁催化剂，其特征在于该陶磁催化剂中还加入有镭矿石、钛矿石和锗矿石，其较好的组成为(重量％)：
磷铈镧矿         50％，
电气石           20％，
钛矿石           10％，
镭矿石           5％，
锗矿石           5％，
陶土             10％。

用于汽车尾气处理的陶磁催化剂
技术领域
本发明涉及一种用于废气处理的环保材料，特别是涉及一种用于汽车尾气处理的陶磁催化剂，属于催化剂制备技术，适于安放在汽车、摩托车、机动船和发动机的燃料箱、进气口、冷却水中。
背景技术
目前，汽车尾气的排放已经是污染城市空气的主要原因之一，随着经济的发展和社会的进步，控制汽车尾气排放的法规正日益完善，各种减少汽车尾气排放的净化技术也应运而生：
过去，有利用磁石的磁气进行分化燃料的方法和利用粘和剂将产生放射电离波的物体卷贴到燃料输油管上和进气管的外侧的方法，但是利用磁气的方法常因为磁气的缘故产生计算器、电脑等误操作的故障。而用黏合剂、粘接胶带的方法因为发动机内温度高，容易产生脱落。另外，由于发动机内高温，放射电磁波容易发生变化，很难保持在固定的范围，黏合剂、粘接胶带因高温性能容易发生劣化，使用有效期短、容易脱落。
现在，催化转化技术是减少汽车尾气污染的主流技术之一，国外普遍使用的催化转化器以整体式蜂窝状结构为主.其载体有陶瓷载体和金属载体之分，常用的催化剂主要是PtPdRh等贵金属和稀土元素过渡金属.三元催化剂一般含有0.1％～0.15％的贵金属，Pt/Rh为5∶1，还有10％～20％的EeO₂等.而蜂窝状陶瓷载体表面则遍涂Y-Al₂o₃涂层，其中含有1％～2％的La₂O₃作为其增加稳定性的物质，但其成本较高.而且由于贵金属资源有限，价格高昂，而不利于该种催化剂的推广应用，所以减少贵金属的用量，用低成本组分取代部分贵金属组分已成为汽车尾气净化催化剂的发展趋势之一。
近几年来国内也开发出许多用于汽车尾气处理的催化剂：例如，中国发明专利申请03120993.9号给出了一种《用于汽车尾气处理的催化剂及制备方法》，它是以堇青石载体上原位合成分子筛作为复合载体，负载金属Cu、Cu-La或Ag活性成分制成，所述的活性组分Cu在整体式催化剂上的负载量为0.01％～2％，La或Ag在整体式催化剂上的负载量为0.01～2％。该催化剂可以利用汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物，在不加任何其他物质的情况下，将污染物质氮氧化合物进行选择性还原，达到氮氧化合物，一氧化碳，碳氢化合物的综合处理；中国发明专利申请02150066.5号给出了一种《汽车尾气净化催化剂及其制备方法》，该催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为第一载体、以氧化铝-富镧混合稀土(搀杂Zr#+[4+]、Ba#+[2+]等)涂层为第二载体、以含有过渡金属、稀土元素、碱土金属和微量贵金属为活性组分涂层，其特征是利用富镧混合稀土研制出稀土-过渡金属-碱土金属-微量贵金属型汽车尾气净化催化剂，并采用了含稀土及掺杂剂的超细铝胶粒子(0.5μ)混合物，贵金属含量低(贵金属含量低于万分之八)，具有活性高，价格低，使用寿命长的优点，而且对一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)以及氮氧化物(NOx)转化效率高；中国发明专利申请99121139.1号则给出了一种《高效节油净化超能量生化劲石材料及其设备》，主要由数种天然矿物质材料，即由花岗岩粉末、磁铁矿粉末、炭粉末、沸石粉末、银粉末及其它如石灰石、石膏、煤、蒙莫利轻石等数种辅助性矿物质材料，粉碎研磨成一特定直径的粉粒，混合后配制成糕泥状，然后再在其专用设备下烧结制成一种表面开有数条油槽的、专用于发动机高效节油净化的产品。它具有产生类似于高变磁场的微量活性化分子共有的振动频率改变燃油分子结构，使燃油在流向发动机燃烧室前即处在燃烧临界状态的超功能，从而达到加快活塞往复运动，增大发动机马力，清除发动机自由加速时产生的黑烟，降低排废量，以及省油，降低噪音等功能。上述这些技术方案丰富了处理汽车尾气的催化剂产品品种，都具有一定的清除发动机产生的黑烟，降低排废量以及省油、降低噪音等功能，但其组成物较多、制备工艺也较复杂。为适应我国逐步向汽车生产大国发展的需要，消费者正迫切需要市场推出更多更好的处理汽车尾气的催化剂产品。
发明内容
本发明的目的在于净化排放废气、减少残留率、减少一氧化碳、二氧化碳、炭化氢NOx，Sox等有害物质，减少不完全燃烧、提高燃烧率以及减少大气污染，通过研究改进后给出了一种用于汽车尾气处理的陶磁催化剂。这种主要由多种天然矿物质材料粉碎研磨后混合，再经烧结制成的陶磁催化剂，可以投放到普通汽车、拖拉机、大型卡车、工程车、船舶发电机、汽油、轻油、C重油、重油、重油燃油锅炉、农业机械、坦克等的燃料箱、进气口、冷却水中，通过陶磁催化剂产生的放射电离波β----线细化燃料汽油、轻油的分子，使燃料呈完全燃烧的状态。如果在进气口处安装该产品，放射电离波β---线可以调整空气的流动，增加氧气含量，使燃料达到完全燃烧的状态。在冷却水中加入陶磁触媒粉末，产生的放射电离波β---线和远红外线可将润滑油和燃料细分化，使润滑油变得细腻，并具有防止氧化，提高润滑油持久性的作用。同时，燃料也可以通过放射电离波β-线和原红外线的作用细化，达到完全燃烧的状态，从而实现了本发明的目的。
本发明给出的技术解决方案是：这种用于汽车尾气处理的陶磁催化剂，由多种天然矿物质混合配制而成，其组分及其含量为(重量％)：
磷铈镧矿粉体      30～70％
电气石粉体        20～70％
陶土              0～10％
为更好的实现本发明的目的，也可向上述组成中加入其它天然矿物质材料，例如镭矿石、钛矿石、锗矿石等，其较好的组成为(重量％)：
磷铈镧矿50％，电气石20％，钛矿石10％，镭矿石5％，
锗矿石5％，陶土10％。
上述组成中的磷铈镧矿又名独居石(Monazite)是一种天然矿物质材料，其化学式为(Ce，La，Y，Th)[PO4]，矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68％，其物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。半透明至透明。条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度5.0～5.5。性脆。比重4.9～5.5。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下不发光。
上述组成中地电气石也是一种天然矿物质材料，其化学通式为NaR₃Al₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH，F)₄，晶体属三方晶系的一族环状结构硅酸盐矿物的总称。式中R代表金属阳离子，当R为Mg²⁺、Fe²⁺或(Li⁺+Al³⁺)时，分别构成镁电气石、黑电气石和锂电气石三个端员矿物种。电气石晶体呈近三角形的柱状，两端晶形不同，柱面具纵纹，常呈柱状、针状、放射状和块状集合体。颜色多变，摩氏硬度7-7.5，比重2.98-3.20。有压电性。
上述组成中的陶土、镭矿石、钛矿石、锗矿石均属天然矿物质材料，各自的化学组成符合国家产品质量标准，属于现有技术，可从现有技术手册上得到。
本发明给出的这种用于汽车尾气处理的陶磁催化剂的制备方法是：
1，先将各组成物的矿石分别经粗粉碎及细粉碎工序加工后待用，其粒度磨至为300～1000目；
2，将研磨后的各组成物的矿物粉体按照预定配制的比率混合搅拌均匀后，再装入模具内翻造成型；
3，将脱模后具有一定形状的陶磁催化剂坯料输送至焙烧炉内焙烧，温度为1150～1250度，焙烧时间为0.5～1小时；
4.焙烧后的陶磁催化剂即为成品，检验合格后再装入金属做成的容器里内，最终将投放至汽车油箱、进气口、冷却水中里。
由于放至汽车油箱、进气口、冷却水中里的本陶磁催化剂，通过产生的放射电离波β---线和远红外线，可以细化油箱中燃料汽油、轻油的分子，达到完全燃烧的状态；也可以调整进气口处空气的流动，增加氧气含量，使燃料达到完全燃烧的状态；还可以将润滑油和燃料细分化，使润滑油变得细腻，并具有防止氧化，提高润滑油持久性的作用。
当然，也可以只将各组成的矿石粉碎、研磨并混合搅拌均匀后，直接涂抹在布、树脂薄膜、金属板、轻金属板上，厚度在0.5～1mm，加工成条形或板形的产品。放入空气滤清器中，空气在远红外线和放射电磁波β----线的作用下成为极其微小的单位。使燃烧装置中的燃料汽油的燃烧率得到提高。空气中的分子被超微粒子化后，燃料能充分燃烧，可提高燃烧率。
当然，还可以只将各组成的矿石粉碎、研磨并混合搅拌均匀后，直接将矿石粉末放入散热器中，在远红外线和放射电磁波β----线的作用下，使润滑油呈超微细化状态，可防止润滑油氧化，通过发电机区域，将燃烧装置内的混合气在远红外线和放射电磁波β----线的作用下，成超微粒子化，以便提高燃烧率。
将本发明给出的这种陶磁催化剂投放到汽车油箱后，测得的实验数据如下：
不同行车速度时尾气排放浓度(普通轿车每10台的平均数)
行车速度                  安装前                     安装后
km/h                 CO(％)     HC(ppm)         CO(％)     HC(ppm)
10                   3.3        260             2.7        200
20                   2.8        260             2.26       200
30                   3.0        280             2.7        220
40                   1.56       200             1.34       172
50                   0.8        195             0.7        141
60                   0.6        161             0.5        111
与现有技术相比，本发明的有益效果是：这种用于汽车尾气处理的陶磁催化剂的组成简单，制备容易，使用方便，可以减少汽车尾气中NOx排放量，减少一氧化碳、炭化氢的残留率。可提高燃料的燃烧速度，提高燃烧率20-30％。
具体实施方式
下面结合给出的实施例对本发明的具体技术方案做进一步说明：
实施例1
首先将磷铈镧矿和电气石的矿石分别经粗粉碎及细粉碎工序加工至粒度为300～1000目，再将研磨后的各组成物的矿物粉体按照磷铈镧矿60％、电气石40％的比率(重量％)混合搅拌均匀，在混合时适当的加入水，使之搅拌均匀，再装入模具内翻造成具有一定形状的陶磁催化剂坯料，然后将脱模后的陶磁催化剂坯料输送至焙烧炉内焙烧，温度为1150～1250度，焙烧时间为0.5～1小时，焙烧后的陶磁催化剂即为成品，检验合格后再装入金属做成的容器里内出售，将其投放至汽车油箱、进气口、冷却水中，可取得减少汽车尾气中NOx排放量，减少一氧化碳、炭化氢的残留率，提高燃料的燃烧速度，提高燃烧率20-30％的效果。
实施例2
首先将磷铈镧矿和电气石的矿石分别经粗粉碎及细粉碎工序加工至粒度为300～1000目，陶土也相应加工至300～1000目，再将研磨后的各组成物的矿物粉体按照磷铈镧矿30％、电气石60％、陶土10％的比率(重量％)混合搅拌均匀，在混合时适当的加入水，使之搅拌均匀，再装入模具内翻造成具有一定形状的陶磁催化剂坯料，然后将脱模后的陶磁催化剂坯料输送至焙烧炉内焙烧，温度为1150～1250度，焙烧时间为0.5～1小时，焙烧后的陶磁催化剂即为成品，检验合格后再装入金属做成的容器里内出售，将其投放至汽车油箱、进气口、冷却水中，可取得减少汽车尾气中NOx排放量，减少一氧化碳、炭化氢的残留率，提高燃料的燃烧速度，提高燃烧率20-30％的效果。
实施例3
首先将磷铈镧矿和电气石的矿石分别经粗粉碎及细粉碎工序加工至粒度为300～1000目，陶土也相应加工至300～1000目，再将研磨后的各组成物的矿物粉体按照磷铈镧矿60％、电气石30％、陶土10％的比率(重量％)混合搅拌均匀，在混合时适当的加入水，使之搅拌均匀，再装入模具内翻造成具有一定形状的陶磁催化剂坯料，然后将脱模后的陶磁催化剂坯料输送至焙烧炉内焙烧，温度为1150～1250度，焙烧时间为0.5～1小时，焙烧后的陶磁催化剂即为成品，检验合格后再装入金属做成的容器里内出售，将其投放至汽车油箱、进气口、冷却水中，可取得减少汽车尾气中NOx排放量，减少一氧化碳、炭化氢的残留率，提高燃料的燃烧速度，提高燃烧率20-30％的效果。
实施例4
首先将磷铈镧矿和电气石的矿石分别经粗粉碎及细粉碎工序加工至粒度为300～1000目，陶土、镭矿石、钛矿石、锗矿石也相应加工至300～1000目，再将研磨后的各组成物的矿物粉体按照磷铈镧矿50％、电气石20％、钛矿石10％、镭矿石5％、锗矿石5％、陶土10％的比率(重量％)混合搅拌均匀，在混合时适当的加入水，使之搅拌均匀，再装入模具内翻造成具有一定形状的陶磁催化剂坯料，然后将脱模后的陶磁催化剂坯料输送至焙烧炉内焙烧，温度为1150～1250度，焙烧时间为0.5～1小时，焙烧后的陶磁催化剂即为成品，检验合格后再装入金属做成的容器里内出售，将其投放至汽车油箱、进气口、冷却水中，可取得减少汽车尾气中NOx排放量，减少一氧化碳、炭化氢的残留率，提高燃料的燃烧速度，提高燃烧率20-30％的效果。
本发明及所给出的实施例中所采用的磷铈镧矿石也可用其它的天然稀土矿物或含有稀土元素的矿物代替，在组成本发明的各天然矿物质中，稀土元素、碱土金属及镭、钛、锗元素的含量越高越好。