基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂及制备方法和应用

技术领域

本发明属于柴油机氧化催化剂技术领域，具体涉及一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂及制备方法和应用。

背景技术

由于工作方式的限制，柴油机的颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放较高，同时，柴油机缸内燃烧过程中，PM和氮氧化物NOx之间存在权衡效应(“trade-off”效应)，导致单纯依靠燃烧优化不能同时满足国Ⅴ、国Ⅵ排放法规针对车用柴油机PM与NOx的控制指标，排气后处理系统成为满足国Ⅴ、国Ⅵ排放法规柴油机的必要装备。其中，国内外专家公认选择性催化还原催化(SCR)技术是最高效、最可靠性的柴油机NOx排放净化后处理技术，已被绝大多数满足国Ⅴ、国Ⅵ排放法规柴油机所采用。但国Ⅵ排放法规对柴油机NOx排放的限制指标远超国Ⅴ排放法规的限制指标，如果依靠采用极高催化活性的SCR催化剂、增加SCR催化剂负载量、放大SCR催化器体积等措施来提高SCR催化器的NOx净化性能将导致SCR催化器的生产成本急剧提高，给生产商带来难以承受的成本危机。因此，国产满足国Ⅵ排放法规柴油机一般采用喷入过量还原剂(尿素)的办法提高SCR催化器的NOx净化效能，以弥补催化器自身催化活性不足的缺陷，达到降低SCR催化器生产成本的目的。但由于还原剂(真正的还原剂是尿素转化成的NH

目前，双涂层式氨泄漏催化剂(ASC)已在满足国Ⅴ、国Ⅵ排放法规柴油机上投入商业化应用。该类催化剂由内、外两个不同的催化涂层组成，内涂层是以铂(Pt)为主催化活性成分的氧化涂层，作用是在Pt的催化下，一部分扩散到内涂层表面的泄露NH

发明内容

本发明第一方面的目的是提供一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，包括MoO

本发明第二方面的目的是提供一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂及制备方法，包括催化剂组成设计、主催化活性成分/助催化剂复合物的制备、涂层浆液的制备和涂层浆液的涂敷。进一步提高了催化剂针对NH

本发明第三方面的目的是提供一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂用于选择性催化还原催化器泄漏氨的净化。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

根据本发明第一方面的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，包括MoO

优选地，由TiO

优选地，由γ-Al

优选地，由主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料组成催化涂层，且主催化活性成分占所述催化涂层的质量百分比为5％-15％，助催化剂占所述催化涂层的质量百分比为20％-30％，涂层基础材料占所述催化涂层的质量百分比为55％-75％，所述催化涂层质量百分比之和为100％。

优选地，由所述催化涂层与400目堇青石蜂窝陶瓷组成所述柴油机用氨氧化催化剂，400目堇青石蜂窝陶瓷作为载体，且所述催化涂层涂敷于400目堇青石蜂窝陶瓷上，催化涂层占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为15％-30％，400目堇青石蜂窝陶瓷占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为70％-85％，所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比之和为100％。

根据本发明第二方面的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)催化剂组成设计

按照上述任一项所述的柴油机氧化催化剂的含量比提供原料；

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

制备MoO

(3)涂层浆液的制备

依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备涂层浆液所需要γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

设计所要涂敷催化涂层的400目堇青石蜂窝陶瓷的质量；称取已确定质量的400目堇青石蜂窝陶瓷，将400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于60-80℃的所述涂层浆液中，并保证400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在90-110℃下干燥6-12h，再在500-600℃下焙烧2-4h；重复上述浸渍、干燥和焙烧过程2-3次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

优选地，主催化活性成分/助催化剂复合物的制备方法为：依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备所述主催化活性成分/助催化剂复合物所需要MoO

根据本发明第三方面的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂封装后用于选择性催化还原催化器泄漏氨的净化。

本发明的特点以及产生的有益效果是：本发明单涂层ASC催化剂消除了现有双涂层ASC催化剂对SCR催化涂层的依赖，不仅提高了生产效率、降低了生产成本，而且改善了牢固度、均匀度等涂层质量指标。以MoO

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为ASC催化剂NH

图2为利用所述ASC催化剂NH

图3为利用所述ASC催化剂NH

其中：1-测功机；2-联轴器；3-试验柴油机；4-进气流量计；5-进气处理器；6-喷油器；7-燃油喷射控制系统；8-尿素喷射系统；9-SCR催化器；10-第一排气取样口；11-第一温度传感器；12-ASC催化器；13-第二温度传感器；14-第二排气取样口；15-双通道温度显示仪；16-排气取样阀；17-NH

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下通过具体的实施例并结合附图，对本发明技术方案作进一步的描述。需要说明的是所述实施例是叙述性的，而非限定性的，本发明所涵盖的内容并不限于下述实施例。

下面将参照附图1-3并结合实施例来详细说明本申请。

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，包括MoO

本发明实施例的另一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，包括MoO

本发明实施例的又一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，包括MoO

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由TiO

本发明实施例的另一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由TiO

本发明实施例的又一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由TiO

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由γ-Al

本发明实施例的另一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由γ-Al

本发明实施例的又一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由γ-Al

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于：由主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料组成催化涂层，且主催化活性成分占所述催化涂层的质量百分比为5％，助催化剂占所述催化涂层的质量百分比为20％，涂层基础材料占所述催化涂层的质量百分比为75％。

本发明实施例的另一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于：由主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料组成催化涂层，且主催化活性成分占所述催化涂层的质量百分比为10％，助催化剂占所述催化涂层的质量百分比为25％，涂层基础材料占所述催化涂层的质量百分比为65％。

本发明实施例的又一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于：由主催化活性成分、助催化剂及涂层基础材料组成催化涂层，且主催化活性成分占所述催化涂层的质量百分比为15％，助催化剂占所述催化涂层的质量百分比为30％，涂层基础材料占所述催化涂层的质量百分比为55％。

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由所述催化涂层与400目堇青石蜂窝陶瓷组成所述柴油机用氨氧化催化剂，400目堇青石蜂窝陶瓷作为载体，且所述催化涂层涂敷于400目堇青石蜂窝陶瓷上，催化涂层占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为15％，400目堇青石蜂窝陶瓷占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为85％。

本发明实施例的另一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由所述催化涂层与400目堇青石蜂窝陶瓷组成所述柴油机用氨氧化催化剂，400目堇青石蜂窝陶瓷作为载体，且所述催化涂层涂敷于400目堇青石蜂窝陶瓷上，催化涂层占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为20％，400目堇青石蜂窝陶瓷占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为80％。

本发明实施例的又一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂，其特征在于，由所述催化涂层与400目堇青石蜂窝陶瓷组成所述柴油机用氨氧化催化剂，400目堇青石蜂窝陶瓷作为载体，且所述催化涂层涂敷于400目堇青石蜂窝陶瓷上，催化涂层占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为30％，400目堇青石蜂窝陶瓷占所述柴油机用氨氧化催化剂总的质量百分比为70％。

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)催化剂组成设计

按照上述实施例任一项所述的柴油机氧化催化剂的含量比提供原料；

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

制备MoO

(3)涂层浆液的制备

依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备涂层浆液所需要γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

设计所要涂敷催化涂层的400目堇青石蜂窝陶瓷的质量；称取已确定质量的400目堇青石蜂窝陶瓷，将400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于60-80℃的所述涂层浆液中，并保证400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在90℃下干燥6h，再在500℃下焙烧2h；重复上述浸渍、干燥和焙烧过程2次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)催化剂组成设计

按照上述实施例任一项所述的柴油机氧化催化剂的含量比提供原料；

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

制备MoO

(3)涂层浆液的制备

依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备涂层浆液所需要γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

设计所要涂敷催化涂层的400目堇青石蜂窝陶瓷的质量；称取已确定质量的400目堇青石蜂窝陶瓷，将400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于60-80℃的所述涂层浆液中，并保证400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在100℃下干燥9h，再在550℃下焙烧3h；重复上述浸渍、干燥和焙烧过程2次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)催化剂组成设计

按照上述实施例任一项所述的柴油机氧化催化剂的含量比提供原料；

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

制备MoO

(3)涂层浆液的制备

依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备涂层浆液所需要γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

设计所要涂敷催化涂层的400目堇青石蜂窝陶瓷的质量；称取已确定质量的400目堇青石蜂窝陶瓷，将400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于60-80℃的所述涂层浆液中，并保证400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在110℃下干燥12h，再在600℃下焙烧4h；重复上述浸渍、干燥和焙烧过程3次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，主催化活性成分/助催化剂复合物的制备方法为：依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备所述主催化活性成分/助催化剂复合物所需要MoO

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，主催化活性成分/助催化剂复合物的制备方法为：依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备所述主催化活性成分/助催化剂复合物所需要MoO

本发明实施例的一种基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法，主催化活性成分/助催化剂复合物的制备方法为：依据步骤(1)中设计各组元的比例以及步骤(1)中计划配置涂层浆液可生成催化涂层的质量，计算出制备所述主催化活性成分/助催化剂复合物所需要MoO

根据本发明实施例的基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂封装后用于选择性催化还原催化器泄漏氨的净化。

以下通过具体实施例详细说明本发明基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂的制备方法。

实施例1

(1)催化剂组成设计

分别设计出以下比例：MoO

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

称取450g粉末状TiO

(3)涂层浆液的制备

称取660g纯质粉末状γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

称取1000g 400目堇青石蜂窝陶瓷，将所述400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于60℃的所述涂层浆液中，并保证所述400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将所述400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在90℃下干燥12h，再在500℃下焙烧4h。重复上述浸渍、干燥和焙烧过程2次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

实施例2

(1)催化剂组成设计

分别设计出以下比例：MoO

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

称取360g粉末状TiO

(3)涂层浆液的制备

称取1200g纯质粉末状γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

称取1000g 400目堇青石蜂窝陶瓷，将所述400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于80℃的所述涂层浆液中，并保证所述400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将所述400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在110℃下干燥6h，再在600℃下焙烧2h；重复上述浸渍、干燥和焙烧过程3次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

实施例3

(1)催化剂组成设计

分别设计出以下比例：MoO

(2)主催化活性成分/助催化剂复合物的制备

称取450g粉末状TiO

(3)涂层浆液的制备

称取840g纯质粉末状γ-Al

(4)涂层浆液的涂敷

称取1000g 400目堇青石蜂窝陶瓷，将所述400目堇青石蜂窝陶瓷浸没于80℃的所述涂层浆液中，并保证所述400目堇青石蜂窝陶瓷的上端面略高于浆液液面；待浆液自然提升充满所述400目堇青石蜂窝陶瓷的所有孔道后，将所述400目堇青石蜂窝陶瓷从浆液中取出，吹掉孔道内残留流体，在100℃下干燥9h，再在600℃下焙烧3h；重复上述浸渍、干燥和焙烧过程3次，即得到基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂。

下面利用图1所示的ASC催化剂NH

试验方法为：使用测功机1及联轴器2控制试验发动机3(CY4102型柴油机)的扭矩和转速，并通过燃油喷射控制系统7调整喷油器6对柴油机的供油速度，控制发动机排气流量与催化剂体积的比例分别为60000h

由附图2-3的结果可知，本发明实施例制备的基于三元金属氧化物的柴油机用氨氧化催化剂对NH

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。