一种车用燃气发动机三元催化剂

技术领域

本发明涉及三元催化剂的制备领域，更具体的是涉及一种车用燃气发动机三元催化剂。

背景技术

车用燃气发动机的尾气处理是一个重要的环保问题，尤其是在满足严格的国六排放标准的背景下。天然气发动机的尾气处理主要依赖于三元催化剂(TWC)来实现，这种催化剂主要采用Pt-Pd-Rh贵金属作为活性组分。

目前三元催化剂面临着一些重要的挑战。首先，这些催化剂中主要使用的是Pt，这是因为Pd和Rh的成本相对较高。然而这种催化剂在催化过程中会产生较高含量的氨(NH

此外，为了满足国六排放标准，需要使用含量较高的Rh来抑制NH

最后，对于天然气当量三元催化剂，如果要使甲烷(CH

因此，开发一种新的、能有效抑制NH

发明内容

为解决现有三元催化剂存在的Rh作为催化剂活性成分时成本较高，且当控制在一定量时催化剂的催化效率无法达到要求的问题，现提供一种车用燃气发动机用三元催化剂，具体方案如下：

一种车用燃气发动机三元催化剂，所述的三元催化剂包括催化剂载体以及涂覆在载体上的涂层，所述涂层包括第一涂层、第二涂层以及第三涂层，所述第一涂层包括活性组分Pd，第二涂层包括活性组分Pd和Pt，第三涂层包括活性组分Ru；所述第一涂层、第二涂层以及第三涂层均包括涂层载体X

进一步的，X

进一步的，涂层载体新鲜比表面积≥150m

进一步的，第一涂层的制备方法包括以下步骤：

S1：按照各组分的质量百分比称取物料：涂层载体50～58％；稀土助剂0.1～2％；Pd 0.5～2％；沉淀剂34～45％；碱性沉淀剂0.5～2％；粘结剂2～5％；纤维素0.05～0.5％；

S2：将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂完全溶解后加入桶中搅拌60±10min；

S3：加入一半沉淀剂搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为4～6；

S4：依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

进一步的，第二涂层的制备方法包括以下步骤：

S1：按照各组分的质量百分比称取物料：涂层载体50～58％；稀土助剂0.1～2％；Pd 0.5～2％；Pt 0.01～0.2％；沉淀剂34～45％；碱性沉淀剂0.5～2％；粘结剂2～5％；纤维素0.05～0.5％；

S2：将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂搅拌至完全溶解；

S3：将Pt溶液进行稀释，加入稀土助剂搅拌至完全溶解；

S4：加入一半沉淀剂搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为4～6；

S5：依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

进一步的，第三涂层的制备方法包括以下步骤：

S1：按照各组分的质量百分比称取物料：涂层载体50～58％；Zr 1～5％；Ru 0.1～0.5％；沉淀剂35～45％；粘结剂2～5％；纤维素0.05～0.5％；

S2：将涂层载体放入桶中，将Ru溶液进行稀释，并加入助剂Zr搅拌至完全溶解；

S3：加入沉淀剂搅拌均匀后依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

进一步的,Zr氧化物含量为20～30％。

进一步的，涂层载体的氧化物含量为50～60％。

进一步的，X

进一步的，所述的沉淀剂为Ce-Zr复合氧化铝。

有益效果：

本发明提供了一种车用燃气发动机三元催化剂，具备以下优势：

(1)选用X

(2)三层涂层的设计优势包括：允许不同的活性成分在不同的涂层中独立工作，以处理不同的尾气成分。例如，第一层主要包含Pd，可以有效地催化一氧化碳和有机化合物的氧化；第二层包含Pt和Pd，可以同时处理CO、有机化合物和NO

(3)该载体涂层中的Zr具有较高的耐水耐硫稳定性，掺杂Ce、La、Y、Sn等对NH

(4)该催化剂可以部分或全部替代Rh，从而大大降低产品的成本，同时还能保证满足排放要求。

(5)采用Ce-Zr复合氧化铝即储氧材料作为沉淀剂，可以提升贵金属的使用率，同时提高对NH

附图说明

图1是三元催化剂的起燃温度特性曲线图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1：

一种车用燃气发动机三元催化剂，包括催化剂载体以及涂覆在催化剂载体上的涂层，所述涂层包括第一涂层、第二涂层以及第三涂层，所述第一涂层、第二涂层以及第三涂层均包括涂层载体Ce

第一涂层的制备方法如下：

涂层载体54％；稀土助剂1％；Pd 1.5％；沉淀剂40％；碱性沉淀剂1％；粘结剂3％；纤维素0.3％。将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂完全溶解后加入桶中搅拌70min。接着加入一半沉淀剂进行搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为5。最后，依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

第二涂层的制备方法如下：

按照以下的质量百分比称取物料：涂层载体56％；稀土助剂1.5％；Pd 1％；Pt0.1％；沉淀剂40％；碱性沉淀剂1％；粘结剂4％；纤维素0.4％。将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂搅拌至完全溶解。然后将Pt溶液进行稀释，加入稀土助剂搅拌至完全溶解。接着加入一半沉淀剂搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为5。最后，依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

第三涂层的制备方法如下：

按照以下的质量百分比称取物料：涂层载体55％；Zr 3％；Ru 0.3％；沉淀剂40％；粘结剂3％；纤维素0.2％。将涂层载体放入桶中，将Ru溶液进行稀释，并加入助剂Zr搅拌至完全溶解。然后加入沉淀剂搅拌均匀后依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

将第一涂层、第二涂层和第三涂层涂覆在催化剂载体上，形成三元催化剂。其中，第一涂层包括活性组分Pd，第二涂层包括活性组分Pd、Pt，第三涂层包括活性组分Ru。负载Ru的量为5g/cft。

实施例2：

一种车用燃气发动机三元催化剂，包括催化剂载体以及涂覆在催化剂载体上的涂层，所述涂层包括第一涂层、第二涂层以及第三涂层，所述第一涂层、第二涂层以及第三涂层均包括涂层载体Ce

第一涂层的制备方法如下：

涂层载体53％；稀土助剂1.5％；Pd 1.8％；沉淀剂41％；碱性沉淀剂1.2％；粘结剂3.5％；纤维素0.2％。将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂完全溶解后加入桶中搅拌65min。接着加入一半沉淀剂进行搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为5.5。最后，依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

第二涂层的制备方法如下：

按照以下的质量百分比称取物料：按照以下的质量百分比称取物料：涂层载体57％；稀土助剂1.3％；Pd 1.2％；Pt 0.15％；沉淀剂39％；碱性沉淀剂1.2％；粘结剂3.5％；纤维素0.35％。将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂搅拌至完全溶解。然后将Pt溶液进行稀释，加入稀土助剂搅拌至完全溶解。接着加入一半沉淀剂搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为5。最后，依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

第三涂层的制备方法如下：

按照以下的质量百分比称取物料：涂层载体56％；Zr 3.5％；Ru 0.35％；沉淀剂39％；粘结剂3.5％；纤维素0.15％。将涂层载体放入桶中，将Ru溶液进行稀释，并加入助剂Zr搅拌至完全溶解。然后加入沉淀剂搅拌均匀后依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

将第一涂层、第二涂层和第三涂层涂覆在催化剂载体上，形成三元催化剂。其中，第一涂层包括活性组分Pd，第二涂层包括活性组分Pd、Pt，第三涂层包括活性组分Ru。负载Ru的量为5g/cft。

实施例3：

一种车用燃气发动机三元催化剂，包括催化剂载体以及涂覆在催化剂载体上的涂层，所述涂层包括第一涂层、第二涂层以及第三涂层，所述第一涂层、第二涂层以及第三涂层均包括涂层载体Ce

第一涂层的制备方法如下：

涂层载体52％；稀土助剂2％；Pd 2％；沉淀剂42％；碱性沉淀剂1％；粘结剂3％；纤维素0.25％。将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂完全溶解后加入桶中搅拌75min。接着加入一半沉淀剂进行搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为5.5。最后，依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

第二涂层的制备方法如下：

按照以下的质量百分比称取物料：涂层载体58％；稀土助剂1.2％；Pd1.5％；Pt0.2％；沉淀剂38％；碱性沉淀剂1.5％；粘结剂4％；纤维素0.3％。将涂层载体放入桶中，将Pd溶液进行稀释，并加入稀土助剂搅拌至完全溶解。然后将Pt溶液进行稀释，加入稀土助剂搅拌至完全溶解。接着加入一半沉淀剂搅拌，均匀后加入碱性沉淀剂搅拌均匀后再加入另一半沉淀剂，控制混合物的pH为5。最后，依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

第三涂层的制备方法如下：

按照以下的质量百分比称取物料：涂层载体57％；Zr 4％；Ru 0.4％；沉淀剂38％；粘结剂3％；纤维素0.1％。将涂层载体放入桶中，将Ru溶液进行稀释，并加入助剂Zr搅拌至完全溶解。然后加入沉淀剂搅拌均匀后依次加入粘结剂和纤维素，搅拌至可涂覆黏度。

将第一涂层、第二涂层和第三涂层涂覆在催化剂载体上，形成三元催化剂。其中，第一涂层包括活性组分Pd，第二涂层包括活性组分Pd、Pt，第三涂层包括活性组分Ru。负载Ru的量为5g/cft。

将实施例制得的催化剂进行性能检测，根据相关的检测数据绘制三元催化剂的起燃温度特性曲线图如图1所示，从图中可以看出，本三元催化剂的NH

作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。