[发明专利]一种汽车尾气净化用催化剂涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及汽车尾气净化技术领域，尤其涉及一种汽车尾气净化用催化剂涂层及其制备方法。这种催化剂涂层涂覆于汽车发动机出气端设置的蜂窝陶瓷载体孔道内壁，依次包括内涂层、至少一中涂层以及外涂层，所述内涂层、中涂层以及外涂层的组分均包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、助剂和贵金属；所述贵金属均包括Pt、Pd、Rh中的一种或几种，所述贵金属占内涂层的浓度为0.1‑1%；贵金属占中涂层的浓度为1‑5%；贵金属占外涂层的浓度为0.5‑1.5%。本发明通过多层组分各不相同的催化剂涂层，能够显著提升催化剂低温冷启动性能和热稳定性。

技术领域

本发明涉及汽车尾气净化技术领域，尤其涉及一种汽车尾气净化用催化剂涂层及其制备方法。

背景技术

汽车给人们的出行带来便利的同时，随之也带来了对大气环境会造成巨大污染的汽车尾气。机动车的尾气排放物对大气的污染日益受到人们的重视，许多国家纷纷制定出各种法规，采取许多措施，包括行政的、技术的手段等对汽车的尾气排放污染加以严格的控制。排放标准主要是针对HC、CO及NOx这三种物质的排放而制定的。目前，在美国及欧洲的国家生产的轿车都安装了催化净化装置，在全世界范围内安装有催化转化器的轿车已超过90%。就中国而言，随着汽车行业的迅猛发展及环保意识的逐步增强，汽车尾气排放催化转化技术越来越受到人们的重视。

使用催化转化技术净化汽车尾气是当前汽车尾气治理公认的最为行之有效的方式。催化转化技术在汽车尾气处理过程中的应用实现，主要依赖于将催化剂涂层涂覆在蜂窝陶瓷载体上。蜂窝陶瓷载体内含平行约束性气道，具有吸水性，将催化剂材料制成浆料后涂覆在蜂窝陶瓷载体孔道内壁，再将已经涂覆好的蜂窝陶瓷载体包裹上衬垫后封装入金属壳体中，焊接弯管、法兰之后便可作为汽车零部件与发动机出气端及消声器连接。当高温废气通过蜂窝陶瓷载体孔道时，与催化剂涂层接触发生催化反应，将尾气中的CO、HC和NOx等有害物质催化转化成CO₂、H₂O和N₂等无害气体排放入大气中。汽车尾气排放控制的效果优劣，取决于催化剂涂层方案及涂覆工艺设计。传统的催化剂涂层方案一般采用一次制浆、多次涂覆的方式。然而汽车在实际工作中，汽车尾气低温冷启动排放、发动机ECU标定方法不同导致的尾气中有害成分组成不同，这就使得一次制浆的催化剂涂层对尾气排放针对性不强，催化剂性能不能满足日益严苛的排放标准的要求。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种汽车尾气净化用催化剂涂层及其制备方法

本发明解决问题的技术方案是，提供一种汽车尾气净化用催化剂涂层，涂覆于汽车发动机出气端设置的蜂窝陶瓷载体孔道内壁，依次包括内涂层、至少一中涂层以及外涂层，所述内涂层、中涂层以及外涂层的组分均包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、助剂和贵金属；所述贵金属包括Pt、Pd、Rh中的一种或几种，所述贵金属占内涂层的浓度为0.1-1%；贵金属占中涂层的浓度为1-5%；贵金属占外涂层的浓度为0.5-1.5%。

其中，中涂层的数量不限，但考虑到成本等因素，优选为一层。

本发明中，催化剂涂层分为多层，每层所选择的贵金属活性组份浓度均不同，最外层中贵金属浓度较高，可以显著提升催化剂低温冷启动性能，最内层贵金属浓度较低，贵金属活性组分不易烧结，可提升催化剂的热稳定性高，以确保催化剂整体的耐久性能。

优选地，内涂层和中涂层中，贵金属选用Pd。Pd能够转化一氧化碳和碳氢化合物，且价格低、资源丰富、耐热性能好，有利于降低成本，提高催化剂的使用寿命。

外涂层中，贵金属选用Pd和Rh。Rh可以有效解离氮氧化物、对NO₂的还原反应有很好的催化活性，且研究发现，Rh能够降低起燃温度，这就解决了传统催化剂最低要在350℃的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降的问题，从而显著提高催化剂低温冷启动性能。同时，在外涂层的制备过程中，将Pd和Rh分别分散，避免了Pd和Rh在高温时生成合金而抑制活性。