[发明专利]一种四次涂覆三元催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种四次涂覆三元催化剂，本发明还公开了一种四次涂覆三元催化剂的制备方法。

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)。随着汽车工业的快速发展，2015年我国汽车排放的碳氢化合物和氮氧化合物均在数百万吨，一氧化碳的排放量高达数千万吨，汽车尾气排放已成为大中城市空气污染的主要来源。安装在汽油车排气系统中的三元催化剂可以将一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)，并同时使氮氧化合物还原为氮气(N₂)，从而实现尾气中三种主要污染物的同步净化。该三元催化剂通常由两部分组成：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无机氧化物材料(如γ-Al₂O₃和含CeO₂的铈锆固溶体等)和负载在氧化物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。

自我国通过立法控制汽车尾气排放以来，一直沿用欧洲NEDC测试循环来测试汽车尾气排放。然而，在汽车行驶过程中，急加速和急减速的情况非常普遍，而且高速公路行驶过程中超高速(130km/h)现象也经常发生，这些实际情况会造成特别恶劣的尾气排放。为了更加有效地控制汽车尾气排放，我国在“国六”阶段将会采用WLTC测试循环。与较为平稳的NEDC循环相比，WLTC测试循环基本都是瞬态工况，而且最高时速在130km/h以上，严重时NOx的排放量可能提高50％以上。另外，催化剂前的尾气温度最高可达800℃以上，催化剂的抗老化能力要求更高。传统的PdRh双层三元催化剂的抗波动能力较弱，超高空速(是指单位时间内流过催化剂的混合气体体积与催化剂本身体积之比)工况时的NOx转化率也不足够高，已不能有效满足“国六”排放标准的要求。与Pd相比，Rh贵金属具有更加优异的NOx催化活性，而且新型储氧材料也有了很大的发展，因此开展高Rh型三元催化剂对于解决汽车后处理技术难题具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种抗尾气波动能力强和超高空速工况NOx转化率足够高的四次涂覆三元催化剂。

本发明的另一目的是提供一种四次涂覆三元催化剂的制备方法。

按照本发明提供的技术方案，所述四次涂覆三元催化剂，包括蜂窝载体，蜂窝载体的一端为进气端，蜂窝载体的另一端为出气端，在进气端的上表面设有Pd涂层，在Pd涂层的上表面设有第一Rh涂层，在出气端的上表面设有第二Rh涂层，在第二Rh涂层的上表面设有第三Rh涂层；且Pd涂层的涂覆量为50～220g/L，第一Rh涂层的涂覆量为30～180g/L，第二Rh涂层的涂覆量为50～220g/L，所述第三Rh涂层的涂覆量为30～180g/L；第二Rh涂层和第三Rh涂层中负载的Rh的质量比为1:15～10:1，所述第一Rh涂层和第三Rh涂层中负载的Rh的质量比为1:15～10:1；

所述Pd涂层包括负载Pd的La₂O₃-Al₂O₃和第一氧化锆复合氧化物，La₂O₃-Al₂O₃和第一氧化锆复合氧化物的质量比为1:20～10:1；

所述第一Rh涂层包括负载Rh的第二氧化锆复合氧化物和La₂O₃-Al₂O₃，第二氧化锆复合氧化物和La₂O₃-Al₂O₃的质量比为1:6～20:1；

所述第二Rh涂层为负载Rh的第一氧化锆复合氧化物和La₂O₃-Al₂O₃或者为负载Rh的第二氧化锆复合氧化物和La₂O₃-Al₂O₃，第一氧化锆复合氧化物或第二氧化锆复合氧化物和La₂O₃-Al₂O₃的质量比为1:6～20:1；