[发明专利]基于铈锆硅复合氧化物为载体的氧化催化剂的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于机动车尾气氧化催化净化技术领域，具体涉及一种基于铈锆硅复合氧化物为载体的氧化催化剂的制备及应用。

背景技术

随着柴油机在世界范围内的广泛使用，柴油机尾气排放污染问题也引起了广泛的关注。在柴油机排放的废气当中，氮气约占75.2％，二氧化碳约占7.1％，氧气及其他成分约16.89％，有害排放物约占0.81％。其中有害排放物主要包括氮氧化物NO_x(35.4％),一氧化碳CO(35.3％),颗粒物PM及硫氧化物SO_x(20.76％)，碳氢化合物HC(8.54％)。通常柴油车排气温度较低，而尾气中氧气浓度较高，一般达10％以上，属氧化气氛。

柴油机不完全燃烧排放出的CO和HC对环境造成较大的污染问题，CO对人体血液中输氧的载体血红蛋白的亲和能力非常强，对人体组织的供氧能力造成不同程度的中毒症状。当空气中CO的体积分数超过0.1％时，有可能会导致死亡。HC包括未燃烧和未完全燃烧的柴油、润滑油及其裂解和部分氧化产物，此外还有颗粒物和NO_x。柴油机排放的颗粒物能长时间悬浮于大气中，容易通过呼吸系统进入人体肺泡并沉积下来，对人体健康造成危害。在太阳光的照射下，柴油机排放的NO_x会反应形成光化学烟雾，造成二次污染。NO_x也是造成酸雨的重要污染源之一。由于全球环境保护意识的提高，柴油机有害排放物对人类健康和环境的危害引起了人们的高度重视。世界各国都采取措施，制定了日益严格的相关排放标准与法规，柴油机排放污染的控制日渐成为一个重大研究课题。

柴油机尾气排放的控制关键是以尾气后处理技术为主，后处理技术包括氧化催化剂，颗粒捕集器，选择性催化还原技术和四效催化器。其中，柴油车氧化催化剂是最基本也是必不可少的后处理技术。氧化型催化转化器简称DOC，是安装在发动机排气管路中，通过氧化反应，将发动机排气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化成无害的水(H₂0)和二氧化碳(CO₂)的装置。DOC在柴油机尾气后处理技术系统中发挥着多重重要的作用。除了前面介绍的能够有效减少HC、CO外，还可以将NO氧化为NO₂，这对柴油车尾气净化系统意义重大。在氧化催化剂中，涂层材料作为活性成分的担体，具有重要意义，能够起到提高催化剂的活性、选择性，改善催化剂中的耐热性、抗毒性以及机械强度和寿命等作用。

CN1548225A公开了一种柴油车排放控制氧化催化剂及其制备方法。该催化剂为新型柴油车排放控制用流通式氧化催化剂，对柴油车排放尾气中的一氧化碳和碳氢化合物具有起燃温度低和反应活性高的特点，且抗硫中毒性能良好。该催化剂使用的载体涂层材料为活性氧化铝和氧化钛的复合氧化物，活性组分为贵金属Pt(Pd)，并通过浸渍法制备而得到。

CN101352682A报道了一种以钛锆复合氧化物为载体材料的柴油车尾气净化催化剂的制备方法。该方法以锆和钛复合氧化物作为涂层材料，以三种贵金属Pt、Pd和Rh作为活性组分，以浸渍法制备成氧化催化剂。该氧化催化剂可以在柴油车排放尾气温度下可以将其中气态污染物CO和HC催化氧化为CO2和H2O，且具有良好的水热稳定性和抗硫中毒性能。

CN101530787A公开了一种净化柴油车尾气的氧化催化剂及其制备方法。该催化剂以堇青石陶瓷蜂窝或金属蜂窝材料为基体，以钨-硅-钛复合氧化物，硅-钛复合氧化物或者分子筛作为涂层材料，以Pt系贵金属作为活性组分。

CN102631917A公开了一种柴油车尾气净化氧化催化剂及其制备方法。该催化剂以金属蜂窝或者堇青石陶瓷蜂窝为基体，采用大比表面、具有一定酸性位及孔结构可调的硅铝复合氧化物为涂层材料，以贵金属Pt或者Pd作为活性组分。然而，现有技术中关于净化柴油车尾气的氧化催化剂对机动车排放尾气中的碳氢化合物和一氧化碳的氧化催化活性低、转化率低、起燃温度高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于铈锆硅复合氧化物为载体的氧化催化剂的制备及应用，通过制备比表面积大、孔体积较大且孔径适中的铈锆硅复合氧化物载体材料作为载体，并结合贵金属活性成分得到的对机动车排放尾气中的碳氢化合物和一氧化碳具有很好氧化催化活性，很高的转化率，且起燃温度低的催化剂。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于铈锆硅复合氧化物为载体的氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：