一種機動車尾氣凈化催化器及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機動車尾氣凈化催化器及其生產工藝，屬于機動車尾氣凈化技術領域。
【背景技術】
[0002]目前全球機動車總數約為6億輛，預測表明機動車在今后30年內將持續增長，2020-2030年全球機動車總數將突破10億輛大關。汽車給人們的出行帶來便利的同時，隨之而來汽車尾氣對大氣環境造成巨大污染。機動車的尾氣排放物對大氣的污染日益受到人們的重視，許多國家紛紛制定出各種法規，采取許多措施，包括行政的、技術的手段等對汽車的尾氣排放污染加以嚴格的控制。排放標準主要是針對HC、C0及NOx這三種物質的排放而制定的。目前，在美國及歐洲的國家生產的轎車都安裝了催化凈化裝置，在全世界范圍內安裝有三元催化轉化器的轎車已超過90%。就中國而言，隨著汽車行業的迅猛發展及環保意識的逐步增強，汽車尾氣排放催化轉化技術越來越受到人們的重視。
[0003]目前，國內外研究和生產機動車尾氣凈化器的單位很多，對涂層材料制備和分析方面的研究論文和報道非常多，但對實際應用生產工藝方面的報道較少。在催化器涂層涂覆工藝過程中，涂層增重量不僅影響催化性能，而且對成本控制有一定的影響。在實際生產運行過程中，涂覆焙燒后對每個催化器涂層增重量進行稱重檢查，不僅增加了勞動量，而且涂覆焙燒后再稱重檢查，增加了不合格品率。目前，通過前期對涂層的濕重進行控制，涂覆焙燒后只需對催化器進行抽檢就可達到對催化器增重量進行控制的目的。為了更好地實現對催化器涂層增重量控制，減少不合格品率，進一步降低成本，如何有效的對催化器涂層的濕重進行控制是當前需要解決的問題。不僅如此，漿料的質量也對增重量的控制起著至關重要的作用，現有的催化劑漿料的穩定性差，容易出現沉淀，上下層漿料的一致性差，涂覆難以均勻，使得載體的涂覆的漿料增重量不穩定，不合格產品的產率大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的之一在于提供一種機動車尾氣凈化催化器，通過優化配料，穩定漿料，避免漿料的沉淀，使其上下層漿料一致性好，涂覆均勻。
[0005]本發明的目的之二是提供上述催化器的生產工藝，通過控制漿料的固含量、粘度以及涂覆設備參數等來調整涂層濕重量，使其烘干焙燒后涂層增重量達到設定要求，而且簡化了工藝，減少了不合格品率，降低了生產成本。
[0006]為了實現第一目的，本發明采用如下技術方案:一種機動車尾氣凈化催化器，包括載體和活性涂層，所述活性涂層由稀土復合氧化物、改性氧化鋁、粘結劑及活性組分組成；所述稀土復合氧化物的主成分為鈰、鋯、鑭、鐠的氧化物；鈰、鋯的摩爾比為1:5?1:1，鑭的氧化物的質量為所述稀土復合氧化物的3%?5%，鐠的氧化物的質量為所述稀土復合氧化物的3%?5% ;沉淀劑為氨水、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或多種混合物；所述的粘結劑為擬薄水鋁石、硝酸鋁中的一種或兩種的混合物。
[0007]通過實施上述技術方案，本發明通過優化活性涂層的組分，提高漿料的穩定性，催化劑漿料不會出現沉淀，漿料一致性好，無分層及沉淀現象，與載體的粘結強度更高，涂層的均勻性更好，提高了催化劑對汽油車尾氣的凈化效果，該催化劑具有明顯的催化活性，能有效實現汽油車尾氣凈化。
[0008]作為優選，所述活性涂層中還包括添加劑，所述添加劑為聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯、乙烯丙烯共聚物、羥乙基纖維素中的一種或多種。
[0009]該技術方案在催化劑漿料中添加添加劑，來控制漿料的穩定性，添加劑與催化劑里的原料之間融合性好，與傳統采用酸來調漿的工藝相比，催化劑漿料穩定性顯著提高，而且成本低廉，工藝簡單，實現催化劑漿料與載體之間高效結合，有效的增加活性涂層上載量，克服涂層脫落，且分次涂層組成一致性好，產品一致性高，涂層更加均勻、穩定。
[0010]作為優選，所述活性組分為貴金屬，所述貴金屬為鈀或銠或鈀和銠的混合物；所述鈀和銠的前驅體分別為硝酸鈀和硝酸銠。漿料的活性更好，大大提高了催化劑對汽油車尾氣的凈化效果，能有效實現汽油車尾氣凈化。
[0011]作為優選，所述活性涂層中還包括過渡金屬氧化物和/或稀土氧化物助劑，所述過渡金屬氧化物為Ni0、Fe203、Co203中的一種或多種混合物；所述稀土氧化物助劑為La 203，Nd2O3, CeO2中的一種或多種。
[0012]為了實現第二目的，本發明采用如下技術方案:一種機動車尾氣凈化催化器的生產工藝，其特征在于，包括:
(1)一涂漿液的制備步驟:
將去離子水加入到稀土復合氧化物、改性氧化鋁與粘結劑中，攪拌均勻后，研磨至漿液的粒度為5?15 μ m ;加入貴金屬溶液，攪拌8?10 h至貴金屬溶液完全吸附，得到一涂楽液；調節一涂漿液的固含量為20%?30% ;漿料的粘度為80?300 mPa*s ;去離子水與稀土復合氧化物、改性氧化鋁的比例為1:0.1?0.5:0.05?0.4，粘結劑的用量為涂層總體積的6%?10% ;貴金屬的添加量為1.0?2.1 g/L ；
(2)二涂漿液的制備步驟:
(i )將去離子水加入到稀土復合氧化物、改性氧化鋁與粘結劑中，攪拌均勻后，研磨至漿液的粒度為5?15 μ m ;加入貴金屬溶液，攪拌8?10 h至貴金屬溶液完全吸附，得到一級漿液；去離子水與稀土復合氧化物、改性氧化鋁的質量比為1:0.02?0.1:0.1?0.5，貴金屬的添加量為1.0?2.1 g/L ；
(? )將去離子水加入到稀土復合氧化物與粘結劑中，攪拌均勻后研磨至漿液的粒度為5?15 ym，加入貴金屬溶液到涂層漿料中，攪拌至貴金屬溶液完全吸附，得到二級漿液；去離子水與稀土復合氧化物的比例為1:0.1?0.5 ;攪拌8?10 h至貴金屬溶液完全吸附；貴金屬的添加量為0.2?1.0 g/L ；
(iii)將一級漿液和二級漿液混合，攪拌I?5 h，加水調漿液固含量至10%?25%，得到二涂漿液；
(3)分層涂覆步驟:
A、一級涂覆:將載體放入涂覆設備中，浸入一涂漿液中吸漿，然后取下載體放入吹掃裝置中吹掃；之后烘干、焙燒，得到第一層涂覆后的載體；調節吸漿時間I?6s，保持時間I?6s ;吹掃壓力0.1?0.SMPa ;所謂吸漿時間是把載體浸入漿液中，然后施加一定的負壓把漿料吸上來的時間。所謂保持時間是把漿料吸上來后在這個負壓下漿料保持的時間。
[0013]B、二級涂覆:將第一層涂覆后的載體浸入到二涂漿液中，然后取下載體放入吹掃裝置中吹掃，之后烘干、焙燒，得到最終的催化劑；吸漿時間1?5s，保持時間1?5s，吹掃壓力0.1?0.8MPa ;載體在第二層涂覆后的總的增重量需達到150?200 g/L。
[0014]作為優選，各步驟中貴金屬溶液的加入速度為10?100 ml/min ;滴入方向與攪拌軸之間的夾角為10?60° ;漿料攪拌速率為100?1000轉/min。
[0015]作為優選，所述添加劑在步驟(ii )中加入，所述添加劑的添加量為活性涂層中稀土復合氧化物的0.5?2%。
[0016]作為優選，貴金屬溶液的質量溶度為13%?18%。
[0017]作為優選，所述稀土復合氧化物采用共沉淀法合成:在室溫條件下，將硝酸鈰、硝酸氧鋯、硝酸鑭、硝酸鐠、硝酸釹混合均勻，在攪拌條件下加入沉淀劑至溶液的pH為9.0?10.0，反應結束后陳化3?6 h，將得到的復合氧化物前驅體經過濾、洗滌后，100?150°C烘干并于500?600°C焙燒后得到稀土復合氧化物。
[0018]作為優選，烘干的溫度為100?200 °C;焙燒的工藝為先在300?400°C條件下焙燒0.5?lh，然后在500?600°C條件下焙燒2?3 h。
[0019]通過實施上述技術方案，本發明:
(1)通過控制漿料的固含量、粘度以及涂覆設備參數等來調整涂層濕重量，使其烘干焙燒后涂層增重量達到設定要求，而且簡化了工藝，減少了不合格品率，降低了生產成本；
(2)通過不同貴金屬負載的材料搭配，分開負載，提高貴金屬的利用率，使其在每種材料上發揮最大的效用，使得貴金屬組分吸附完全，提高貴金屬利用率，提高漿料穩定性，進而實現涂層、涂覆量及涂覆工藝的匹配，提高產品的一致性；
(3 )通過控制貴金屬溶液的酸度、濃度、貴金屬溶液滴定速率、漿液攪拌速率等來實現貴金屬溶液的高效負載和添加。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例