[发明专利]一种GPF四元催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GPF四元催化剂及其制备方法，包括GPF载体和催化剂涂层。所述催化剂涂层涂覆在GPF载体进气端通口壁面上，以氧化物总质量计，包括如下组分及含量：助催化金属氧化物0‑13%、活性氧化铝30‑60%、稀土‑过渡金属复合氧化物30‑60%、活性组分0‑3%，其余为粘结剂；活性组分包括第一贵金属、Rh的氧化物，第一贵金属选自Pd或Pt；催化剂涂层是由第一贵金属、Rh负载在活性氧化铝、稀土‑过渡金属复合氧化物上形成的第一贵金属、Rh催化剂粉料混合得到的浆料涂覆而成，涂覆量30‑70g/L；活性组分质量比为第一贵金属：Rh=1‑1.5：1，第一贵金属含量为4‑20g/ft³，Rh含量为3‑15g/ft³。本发明能在不堵塞GPF陶瓷孔道，降低催化剂背压的同时高效净化CO、HC、NOx、颗粒物，实现四元催化。

技术领域

本发明涉及汽车尾气排放领域，特别涉及一种GPF催化剂及制作方法。

背景技术

近年来随着汽车工业的快速发展，给人们的生活带来了便利的同时也对生态环境造成了严重的破坏。机动车排放污染物主要包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、颗粒物等。为限制汽车尾气对环境造成的污染，国家出台了一系列的法规对其排放限值进行规定。

随着《GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(中国第六阶段)的发布，从2020年7月1日起，国六标准将全面实施。相对于《GB18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法》国五标准来说，国六要求更为严苛，不仅CO和HC在国五的限值基础上加严30％左右，加严了对NOx的控制要求，同时要求直喷汽油机在各个工况都要保持稳定且较低的颗粒物质量(PM)和颗粒物数量(PN)。其中国6a排放标准，PM限值为4.5mg/km，PN限值为6.0×10¹¹个/km；国6b排放标准，PM限值为3mg/km，PN限值为6.0×10¹¹个/km。

为了适应国六排放限值的要求，GPF作为表面型颗粒捕集器成为了汽油机后处理系统中的标准配置。其重要性将会相当于柴油机上的柴油机颗粒捕集器(DPF)。GPF的过滤机理与DPF基本相同，即排气以一定的流速通过多孔性的壁面，简称“壁流”。GPF壁流式捕集器的过滤主体是由多个正方形的孔道组成，相邻的孔道之间由薄壁透气的陶瓷相隔，当一个孔道的进口被堵住时，出口必然是敞开的，而且四周相邻的孔道的出口会被堵住。这样的结构就导致尾气从敞开的孔道中进入时必须通过透气的薄壁陶瓷才能从出口敞开的相邻孔道排出，尾气中的颗粒物因此附着在进口通道的壁面上，达到了颗粒物捕集的目的。

日本NGK、美国康宁和巴斯夫等国际知名公司对GPF的研究取得了较大的进展，已经出现了一些商业化的产品；CN 203702290 U是由国内无锡威孚公开的一种堇青石材质的壁流式GPF，能够有效地捕集汽车尾气中的颗粒物。尽管他们对GPF载体的研究已经逐渐步入成熟阶段，但是对于GPF催化剂这一方面所做的研究仍然甚少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述问题，而提出了一种GPF四元催化剂及其制备的方法，通过在GPF载体上负载钯铑催化涂层，组成四元催化。在不堵塞GPF陶瓷孔道，降低催化剂背压的同时能够有效拦截一氧化碳、碳氢、氮氧化合物以及颗粒物。