《三元催化剂.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三元催化剂.pdf（5页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104307517 A (43)申请公布日 2015.01.28 C N 1 0 4 3 0 7 5 1 7 A (21)申请号 201410458373.3 (22)申请日 2014.09.11 B01J 23/63(2006.01) B01D 53/94(2006.01) B01D 53/56(2006.01) B01D 53/62(2006.01) B01D 53/72(2006.01) (71)申请人北京振金鑫达环保科技有限公司 地址 100069 北京市丰台区万泉寺村梆子井 3号 (72)发明人陈发家 (54) 发明名称 三元催化剂 (57) 摘要 本发明提。
2、供一种三元催化剂，包括：多孔陶瓷 载体以及附着在多孔陶瓷载体上的催化剂涂层； 所述催化剂涂层包括-Al 2 O 3 、稀土-过度金属 复合氧化物和贵金属活性组分；所述贵金属活性 组分包括Pt、Rh及Pd；所述催化剂涂层包括附着 在所述多孔陶瓷载体上的-Al 2 O 3 涂层，附着在 -Al 2 O 3 涂层表面上的Pt涂层，附着在Pt涂层上 的Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物 混合涂层，附着在Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金 属复合氧化物混合涂层上Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过 度金属复合氧化物混合涂层；通过调整载体的大 小，储氧成分的选择，贵金属。
3、的比例及含量来得到 更好的催化效果，从而满足高标准排放要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 104307517 A CN 104307517 A 1/1页 2 1.一种三元催化剂，其特征在于，包括：多孔陶瓷载体以及附着在多孔陶瓷载体上的 催化剂涂层；所述催化剂涂层包括-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物和贵金属活性组 分；所述贵金属活性组分包括Pt、Rh及Pd；所述催化剂涂层包括附着在所述多孔陶瓷载 体上的-Al 2 O 3 涂层，附着在-Al 2 。
4、O 3 涂层表面上的Pt涂层，附着在Pt涂层上的Pd、Rh、 -Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物混合涂层，附着在Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金 属复合氧化物混合涂层上Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物混合涂层。 2.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征在于，所述贵金属活性组分的成分及含量 为Pt1020重量份，Rh23重量份及Pd1015重量份。 3.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征在于，所述多孔陶瓷载体包括：多个彼此粘 附的陶瓷颗粒、和多个由相邻陶瓷颗粒的表面限定的通道，所述通道各自具有0.5-2.5m 的平均直径，所述多孔陶瓷载体具有25.。
5、0-40.0的孔隙率和25-64MPa的机械强度。 4.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征在于，所述-Al 2 O 3 的比表面积280m 2 / g。 5.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征在于，所述-Al 2 O 3 涂层的厚度在20 40m之间。 6.如权利要求1所述的三元催化剂，其特征在于，所述稀土-过度金属复合氧化物包括 组分及含量：2090重量份的ZrO 2 ，2070重量份的CeO 2 ，1020重量份的La 2 O 3 、Y2O 3 、 Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。 7.如权利要求6所述的三元催化剂，其特征在于，所述Pd、Rh、-Al 2 O 3。
6、 及稀土-过度金 属复合氧化物混合涂层中的稀土-过度金属复合氧化物包括，7090重量份的ZrO 2 ，20 30重量份的CeO 2 ，1015重量份的La 2 O 3 、Y 2 O 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。 8.如权利要求6所述的三元催化剂，其特征在于，所述Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复 合氧化物混合涂层中的稀土-过度金属复合氧化物包括，2070重量份的ZrO 2 ，2030 重量份的CeO 2 ，1520重量份的La 2 O 3 、Y 2 O 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。 9.如权利要求1所述的三元催化剂，。
7、其特征在于，其中每升汽车尾气对应所述贵金属 活性组分的用量为1.51.7g。 权 利 要 求 书CN 104307517 A 1/3页 3 三元催化剂 技术领域 0001 本发明涉及汽车尾气处理领域，特别涉及一种三元催化剂。 背景技术 0002 随着科学技术的发展，人们的生活水平不断提高，汽车已经成为主流代步工具被 广泛使用。但是，随着汽车保有量的增长，汽车尾气对空气的污染也日益严重，汽车尾气的 主要污染物是一氧化碳(CO)，碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO x )，在特大及大中城市，汽 车排放的尾气已逐步成为空气污染的主要因素，因此对汽车尾气污染的治理已成为各国政 府非常重视的问题。 0。
8、003 对汽车尾气污染的治理，主要采取机内净化和机外净化两种途径。机外净化是控 制汽车尾气污染的最有效手段。机外净化是指通过物理或化学的方法，将尾气中的污染物 进行处理。目前被国外广泛使用的方法是化学方法，利用安装在排气系统的催化剂将一氧 化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳(CO 2 )、水(H 2 O)，并同时使氮氧化合物还原为氮气(N 2 )， 实现尾气的净化，这种催化剂通常称为三元催化剂。 0004 三元催化剂一般由催化剂载体、涂层和活性组分组成。载体表面涂有很薄的催化 剂涂层。它以-Al 2 O 3 为主，掺杂部分其它复合氧化物材料，其作用是负载贵金属并使其高 度分散，增强贵金属的耐久性；。
9、涂层中直接起催化作用的主要是铂族贵金属(铂Pt、铑Rh、 钯Pd)，在开发催化剂的过程中，人们认识到为了使催化剂发挥有效的作用，三种贵金属铂、 铑、钯中的每一种在催化剂中要占据一个特殊的位置；但为了降低催化剂的成本，控制催化 剂中贵金属的用量是关键，而如何能够使贵金属纳米粒子保持高度分散性并保持稳定是催 化剂制备中的关键技术。 0005 现有的同类产品均已可以达到国家要求的排放标准，但随着空气质量严重污染， 国家把汽车的排放标准也在提高，所以需要开发出符合高标准排放的产品。 发明内容 0006 本发明的目的在于通过调整载体的大小，储氧成分的选择，贵金属的比例及含量 来得到一种达到高标准排放的三。
10、元催化剂。 0007 为实现上述目的，本发明提供一种三元催化剂，包括：多孔陶瓷载体以及附着在多 孔陶瓷载体上的催化剂涂层；所述催化剂涂层包括-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物和 贵金属活性组分；所述贵金属活性组分包括Pt、Rh及Pd；所述催化剂涂层包括附着在所述 多孔陶瓷载体上的-Al 2 O 3 涂层，附着在-Al 2 O 3 涂层表面上的Pt涂层，附着在Pt涂层上 的Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物混合涂层，附着在Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀 土-过度金属复合氧化物混合涂层上Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物混合涂层。 000。
11、8 优选的，所述贵金属活性组分的成分及含量为Pt1020重量份，Rh23重量份 及Pd1015重量份。 0009 优选的，所述多孔陶瓷载体包括：多个彼此粘附的陶瓷颗粒、和多个由相邻陶瓷颗 说 明 书CN 104307517 A 2/3页 4 粒的表面限定的通道，所述通道各自具有0.5-2.5m的平均直径，所述多孔陶瓷载体具有 25.0-40.0的孔隙率和25-64MPa的机械强度。 0010 优选的，所述-Al 2 O 3 的比表面积280m 2 /g。 0011 优选的，所述-Al 2 O 3 涂层的厚度在2040m之间。 0012 优选的，所述稀土-过度金属复合氧化物包括组分及含量：209。
12、0重量份的ZrO 2 ， 2070重量份的CeO 2 ，1020重量份的La 2 0 3 、Y 2 O 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。 0013 更优选的，所述Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物混合涂层中的稀 土-过度金属复合氧化物包括，7090重量份的ZrO 2 ，2030重量份的CeO 2 ，1015重 量份的La 2 O 3 、Y 2 O 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。 0014 更优选的，所述Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物混合涂层中的稀土-过 度金属复合氧化物包括，2070重量。
13、份的ZrO 2 ，2030重量份的CeO 2 ，1520重量份的 La 2 O 3 、Y 2 O 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。 0015 优选的，其中每升汽车尾气对应所述贵金属活性组分的用量为1.51.7g。 0016 本发明的有益效果：本发明的三元催化剂通过对多孔陶瓷载体、-Al 2 O 3 的性质 进行选择，能够使贵金属活性组分保持高度分散性并保持稳定的催化效果，进一步的通过 贵金属活性组分的成分及比例的合理调控，配合稀土-过度金属复合氧化物进行不同涂层 的组合，既能满足储氧能力，也能保证催化还原氮氧化合物的高活性和贵金属活性组分的 抗高温老化能力，达到更。
14、好的催化效果，从而使得应用该三元催化剂的产品能满足高标准 排放要求。 0017 为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细 说明，然而具体实施方式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。 具体实施方式 0018 为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施 例进行详细描述。 0019 本发明提供一种三元催化剂，包括多孔陶瓷载体，以及附着在多孔陶瓷载体上的 催化剂涂层，所述催化剂涂层包括-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物和贵金属活性组 分，所述贵金属活性组分的成分及含量为Pt1020重量份，Rh23重量份及Pd1015 重量。
15、份；所述催化剂涂层包括附着在所述多孔陶瓷载体上的-Al 2 O 3 涂层，附着在-Al 2 O 3 涂层表面上的Pt涂层，附着在Pt涂层上的Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物 混合涂层，附着在Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物混合涂层上Rh、-Al 2 O 3 、 稀土-过度金属复合氧化物混合涂层。 0020 所述多孔陶瓷载体包括：多个彼此粘附的陶瓷颗粒、和多个由相邻陶瓷颗粒的表 面限定的通道，所述通道各自具有0.5-2.5m的平均直径，其具有25.0-40.0的孔隙率 和25-64MPa的机械强度。 0021 所述-Al 2 O 3 为贵金属活。
16、性组分提供高的比表面积及增强对载体的附着性；因此 需要所述-Al 2 O 3 的比表面积280m 2 /g，所述-Al 2 O 3 涂层的厚度优选在2040m之 间。 0022 其中的稀土-过度金属复合氧化物作为储氧材料，优选为含铈锆的复合氧化物， 说 明 书CN 104307517 A 3/3页 5 它通过吸附储存尾气中的氧或释放出氧来调节尾气中氧化性组分和还原性组分的比例，使 一氧化碳和碳氢化合物氧被氧化的同时，氮氧化合物被还原。 0023 在本实施例中所述稀土-过度金属复合氧化物为：2090重量份的ZrO 2 、 CeO 2 2070重量份、1020重量份的La 2 O 3 、Y 2 O。
17、 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。为了保证 所述三元催化剂的储氧能力及Rh催化还原氮氧化合物的高活性和Rh的抗高温老化能力， 优选所述Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度金属复合氧化物混合涂层中的稀土-过度金属复 合氧化物包括，7090重量份的ZrO 2 、CeO 2 2030重量份、1015重量份的La 2 O 3 、Y 2 O 3 、 Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种；所述Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物混合涂层中的 稀土-过度金属复合氧化物包括，2070重量份的ZrO 2 、CeO 2 2030重量份、152。
18、0重 量份的La 2 O 3 、Y 2 O 3 、Pr 6 O 11 、Nd 2 O 3 中的一种或几种。其中所述Pd、Rh、-Al 2 O 3 及稀土-过度 金属复合氧化物混合涂层中Rh的含量：所述Rh、-Al 2 O 3 、稀土-过度金属复合氧化物混合 涂层中Rh的含量约为1114 0024 所述三元催化剂对浓度在百万分之几到百分之几内变化的一氧化碳(CO)，碳氢化 合物(HC)和氮氧化合物(NO x )起净化作用，同时还要经受短时间内从很低的温度升高到一 般排气温度的冷热交换冲击。所述三元催化剂的工作范围广、热稳定性高。所述三元催化 剂催化净化时发生的主要化学反应如下： 0025 NO+。
19、CO0.5N 2+ CO 2 CO+0.5O 2 CO 2 0026 4HC+5O 2 4CO 2 +2H 2 O； 0027 其中每升汽车尾气贵金属活性组分的用量为1.51.7g。 0028 将之使用到三元催化器中，所述三元催化器的金属外壳壳体材料一般要选取不锈 钢和耐热钢，例如：0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr11Ti等型号的材料。壳体的型腔 要与载体尺寸相配，过渡部分应合理引导和分布气体的流动方向，体积较大的壳体在结构 上要设加强筋以提高刚度。 0029 由于，所述金属外壳的热膨胀系数很大，而陶瓷载体的热膨胀系数很小，要靠垫片 的膨胀和弹性加以缓冲，保证载。
20、体不会松动。 0030 综上所述，本发明的三元催化剂通过对多孔陶瓷载体、-Al 2 O 3 的性质进行选择， 能够使贵金属活性组分保持高度分散性并保持稳定的催化效果，进一步的通过贵金属活性 组分的成分及比例的合理调控，配合稀土-过度金属复合氧化物进行不同涂层的组合，既 能满足储氧能力，也能保证催化还原氮氧化合物的高活性和贵金属活性组分的抗高温老化 能力，达到更好的催化效果，从而使得应用该三元催化剂的产品能满足高标准排放要求。 0031 以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术 构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的 保护范围。 说 明 书CN 104307517 A 。