一种用于摩托车尾气处理的催化转化器及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于催化转化器制备技术领域，涉及一种用于摩托车尾气处理的催化转化 器及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着排放法规升级，即将实施的摩托车国四标准其排放限值和耐久里程要求进一 步提高，如何提高摩托车催化转化器耐久技术成为同行业人士关注重点。目前，已有很多提 高催化转化器耐久技术，比如通过提高催化材料的耐久性能来提高催化转化器的耐久性 能、通过分段分层涂覆技术来提高催化转化器的耐久性能、通过在涂层中添加助剂来提高 催化转化器的耐久性能等，对于贵金属现有方法通常是通过处理使贵金属变成纳米胶体来 提高催化转化器的耐久性能。
[0003] 比如中国专利CN200980102664.6公布了一种制备水性胶体贵金属悬液的方法，该 发明方法使贵金属变成胶体贵金属悬液，然后与催化材料混合制备催化剂。还有在贵金属 使用过程中通过添加稳定剂、促进剂来提高催化转化器的耐久性能，比如中国专利 CN201080060878.4公布了一种小型引擎层式催化剂制品及其制备方法中提到使用醋酸钡 作为稳定剂、硝酸镧作为促进剂来提高催化转化器的耐久性能，然而使贵金属在添加过程 中变成晶体状态鲜有报道。
[0004] 催化转化器由金属材质载体和涂覆在金属材质载体表面的催化剂涂层两部分组 成。贵金属是催化剂涂层的核心组分，贵金属的添加方式被研究者广为研究。而钯比铂铑有 更丰富资源且价格较低，良好的低温活性及催化氧化活性，抗高温烧结性，有利于降低成 本，提高催化剂寿命，并在某些性能上超过铂铑，钯催化剂成为三效催化剂发展的一个重要 方向。目前对于摩托车催化转化器使用较多钯贵金属前躯体一般以硝酸钯状态存在。在硝 酸钯的生产工艺中通常引入了氯离子和钠离子，所以一般的硝酸钯成品中都含有氯离子和 钠离子，虽然在生产过程中也使用了多次提纯技术，但是相对于贵金属钯离子仍存在2 2% 的氯离子和2 1 %的钠离子。摩托车催化转化器的载体一般都是金属材质，有氯离子的存在 对金属材质载体腐蚀是长期循环进行的，近几年来陆续有不少企业因为氯的超标造成催化 剂生锈、中毒，影响了企业的正常生产。氯离子有未成键孤对电子，并有很大的电子亲和力， 易与金属离子反应，促进腐蚀反应发生，又有很强的穿透性，容易穿透金属表面的保护膜， 造成缝隙腐蚀和孔蚀。特别是使不锈钢生锈，若金属载体生锈，就会导致涂层开裂和脱落， 严重影响催化转化器的耐久性能。目前解决氯离子对摩托车催化转化器生锈的影响的较普 遍的方法是在涂覆贵金属涂层前，先涂覆一层不含贵金属的涂层，这样增加催化转化器的 生产成本。而硝酸钯中钠离子的氧化物碱性较强，用作三效催化剂助剂时主要是用于调节 催化剂的表面酸碱值及界面特性等。但其氧化物熔点相对较低，高温下易烧结，对涂层及催 化剂的热稳定性及耐久性不利。
[0005] 由于微量杂质存在，将会对催化转化器的催化反应效果产生以上诸多的不利影 响，因此在要求高纯度的科学研究领域，人们对贵金属钯溶液的纯度有更高的要求，必须设 法将贵金属钯溶液进一步提纯，已减少杂质的负面影响。目前对于钯溶液提纯已广泛研究， 比如专利CN91104387.X，文中钯溶液加入氨水配合，最终PH值= 9-10,温度60-100°C，再加 入盐酸将溶液的PH=O.5-1，沉淀出黄色沉淀，沉淀过滤，再反复用氨水溶解沉淀一次，水合 肼还原得纯钯粉。又比如专利号：CN2014102533975钯的氨络:往滤液和洗水的混合溶液加 入过量的浓氨水，当产生红色沉淀时继续加入氨水，直至红色沉淀溶解后过滤，所得的溶液 里面钯的纯度在99.9%以上，回收率在90 %以上。
[0006] 以上各文中均提到使用氨水来提纯贵金属钯，但是对于使用氨水的条件、氨水添 加过程和添加方法均还不能满足要求。
【发明内容】
[0007] 本发明根据现有技术的不足公开了一种用于摩托车尾气处理的催化转化器及其 制备方法，本发明要解决的问题是提供一种工艺简单、耐久性能更好的催化转化器制备方 法。
[0008] 本发明通过以下技术方案实现：
[0009] 1、将硝酸钯溶液加入到配有机械搅拌的塑料杯中，将塑料杯放置在O-HTC的环境 中，在机械搅拌下连续缓慢加入重量为硝酸钯重量2-10倍的稀氨水，稀氨水中NH 3浓度为 10%-15%，稀氨水的加入速度为18-30ml/min;上述硝酸钯溶液中相对于钯离子的质量百 分比浓度氯离子浓度2 2%、钠离子浓度2 1 %，氯离子和钠离子是硝酸钯原料带来的。
[0010] 2、在浸渍前再加稀氨水使溶液的量为催化材料水孔体积的1.5-10倍;搅拌混合均 匀，在温度为18°C以下放置24小时以上，让贵金属钯在材料的微孔中结晶，然后离心，移去 上层清液;将含有贵金属粉料进行80°C 2h温度干燥，干燥后的粉料进行500°C 2h焙烧，得到 贵金属钯粉料;贵金属钯在催化材料的质量比的范围为0.1 % -10 %，较好的范围为0.5 % -5 %，更好的范围为0.8 % -3.5 %。往塑料杯中添加催化材料，催化材料可以是改性Al2〇3，也 可以是改性储氧材料，也可以是改性Al 2O3和改性储氧材料按质量百分比1 % -99 %或99 % -1 %比例混合，其中改性Al2O3和储氧材料可以是稀土金属改性，也可以是碱土金属改性，也 可以是过度金属改性；
[0011] 3、在催化材料中等体积浸渍贵金属铑，将含有贵金属粉料进行80°C2h温度干燥， 干燥后的粉料进行500°C2h焙烧，制成贵金属铑粉料;贵金属铑在催化材料的质量比的范围 为0.1 %-2.5 %，催化材料可以是改性Al2O3，也可以是改性储氧材料，也可以是改性Al2O 3和 改性储氧材料按质量百分比1 % -99 %或99 % -1 %比例混合，其中改性Al2O3和储氧材料可以 是稀土金属改性，也可以是碱土金属改性，也可以是过度金属改性；
[0012] 4、将质量份数分别位40-70份的钯粉料、23-57份铑粉料、3-7份粘接剂、适量稀酸、 水混合制成贵金属衆料；
[0013] 5、将贵金属浆料涂覆在金属材质载体上，然后干燥、焙烧，制成催化转化器。
[0014] 上述所得的催化转化器，贵金属主要分布在粒径较大的微孔中，而且经过以上处 理，催化转化器涂层中，氯离子浓度相对于贵金属的质量百分比为<0.1%，钠离子浓度相 对于贵金属的质量百分比为<〇. 1 % ;
[0015] 本发明有益性:本发明公开了一种含贵金属钯的摩托车催化转化器的制备方法， 本方法工艺简单，成本低。在浸渍贵金属钯的过程中，通过使贵金属钯在催化材料的微孔中 结晶，使贵金属钯更牢靠的停留在微孔里，减少贵金属迀移聚集造成的损失，有效的提高贵 金属的有效利用率，降低催化转化器的成本，同时，通过制备过程中各种工艺条件的控制， 有效的减少涂层中钠离子的含量，提高涂层及催化剂热稳定性能，同时有效的减少涂层中 氯离子的含量，大大减少了催化剂的生锈和中毒的可能，也减少金属载体催化转化器涂层 的开裂和脱落，使催化转化器具有更好的耐久性能，使用寿命更长。
【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】对本发明进一步说明，【具体实施方式】是对本发明原理的进 一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的 范围。
[0017] 实施例！
[0018] 1、将硝酸钯溶液5g(钯含量为Ig)加入到配有机械搅拌的塑料杯中，将塑料杯放置 在〇°C的环境中，在机械搅拌下加入重量为硝酸钯重量的15g的稀氨水，稀氨水中NH 3浓度为 12%，稀氨水的加入速度为20ml/min，再加稀氨水180g使溶液的量为催化材料水孔体积的2 倍;往塑料杯中添加改性99gAl 2〇3,搅拌使溶液和改性Al2O3混合均匀；在温度为18°C以下放 置24h，让贵金属钯在材料的微孔中结晶，然后离心，移去上层清液;将含有贵金属粉料进行 80°C2h温度干燥，干燥后的粉料进行500°C2h焙烧，得到贵金属钯粉料含量为1 %Dl;
[0019] 2、将硝酸钯溶液5g(钯含量为Ig)加入到配有机械搅拌的塑料杯中，将塑料杯放置 在〇°C的环境中，在机械搅拌下加入重量为硝酸钯重量的15g的稀氨水，稀氨水中NH3浓度为 12%，稀氨水的加入速度为20ml/min，再加稀氨水70g使溶液的量为催化材料水孔体积的 1.5倍;往塑料杯中添加99g改性储氧材料，搅拌使溶液和改性储氧材料混合均匀;在温度为 18°C以下放置24h，让贵金属钯在材料的微孔中结晶，然后离心，移去上层清液;将含有贵金 属粉料进行80°C 2h温度干燥，干燥后的粉料进行500°C 2h焙烧，得到贵金属钯粉料含量为 1%?2；
[0020] 3、用硝酸铑浸渍在99.6g La-Al2O3材料上铑含量为0.25%，制成粉料HI。用硝酸铑 浸渍在99.6g储氧材料上铑含量为0.25 %，制成粉料H2。
[0021 ] 4、准备金属材质载体，载体规格为:孔目数300cell/in2,壁厚1.0mm，外型尺寸Φ 42mm(直径）X100(外壳长）X90(内芯长）。将载体在高温炉中焙烧950°C4h，制成长满Al2O 3 晶状物的载体。<