[发明专利]用于汽车尾气处理的三元催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车尾气处理的三元催化剂，，属于汽车尾气净化技术领域。

背景技术

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（NOx），利用安装在排气系统的催化剂可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳（CO₂）、水（H₂O），并同时使氮氧化合物还原为氮气（N₂），实现尾气的净化，这种催化剂通常称为三元催化剂。三元催化剂由两部分组成：蜂窝状的陶瓷或金属载体，以及附着在载体上的催化剂涂层。催化剂涂层通常由具有较大比表面积的氧化物材料（如氧化铝）、储氧材料和分散在氧化物或储氧材料表面的贵金属活性组分（常为Pt（铂）、Pd（钯）、Rh（铑）中的一种或几种）组成。其中的储氧材料一般为含铈锆的复合氧化物，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被氧化的同时氮氧化合物被还原。为了提高汽车冷启动时污染物的转化效率，三元催化剂常被安装在靠近发动机排气歧管出口的位置，在汽车高速行驶时，三元催化剂的床层温度可达到900℃~1100℃的高温。

主要为了抑制高温条件下Rh与Pd的合金化作用而使催化剂活性下降，目前的三元催化剂通常都采用双涂层结构，即附着在蜂窝载体上的下涂层担载Pd，涂层材料一般包括铈锆固溶体、氧化铝和其他助剂；而附着在下涂层上的上涂层担载Rh，涂层材料一般也包括铈锆固溶体、氧化铝和其他助剂。然而，在高温富氧条件下，上涂层的Rh易向下涂层迁移并与Pd发生相互作用，而使催化剂的活性下降。此外，Rh负载在储氧材料上可以使储氧能力大幅提高，但是，储氧材料的储放氧功能使其负载的Rh更容易处在氧化态，而氧化态的Rh催化氮氧化合物还原的活性很低，即使是在发动机尾气由稀变浓的瞬态工况。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于汽车尾气处理的三元催化剂，具有更高的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化合物处理能力，其抑制Rh向Pd涂层迁移，提高了Rh催化还原氮氧化合物的活性。

按照本发明提供的技术方案，所述用于汽车尾气处理的三元催化剂，包括蜂窝状载体，其特征是：在所述蜂窝状载体上附着下层Pd涂层，在下层Pd涂层上附着中间Pd涂层，在中间Pd涂层上附着上层Rh涂层；所述下层Pd涂层包括负载Pd的铈锆固溶体和La₂O₃掺杂的氧化铝（La₂O₃-Al₂O₃），中间Pd涂层包括负载Pd的La₂O₃-Al₂O₃和粘结剂，上层Rh涂层包括负载Rh的铈锆固溶体和La₂O₃-Al₂O₃。

在一个具体实施方式中，所述下层Pd涂层中，负载Pd的铈锆固溶体和La₂O₃-Al₂O₃的质量比为1~3:1。

在一个具体实施方式中，所述中间Pd涂层中，粘结剂占中间Pd涂层总质量的1wt%~10wt%。

在一个具体实施方式中，所述上层Rh涂层中，负载Rh的铈锆固溶体和La₂O₃-Al₂O₃的质量比为2~5:1。

在一个具体实施方式中，所述铈锆固溶体的组份为：20wt%~70wt%的ZrO₂、20wt%~70wt%的CeO₂和10wt%~15wt%的La₂O₃、Y₂O₃、Pr6O₁₁、Nd₂O₃中的一种或几种。

在一个具体实施方式中，所述下层Pd涂层中Pd的负载量为5~200g/ft³，中间Pd涂层中Pd的负载量为5~200g/ft³，上层Rh涂层中Rh的负载量为0.1~10g/ft³。

在一个具体实施方式中，所述下层Pd涂层和中间Pd涂层中负载的Pd的质量比为3:1~9。