專利名稱：貴金屬-稀土-過(guò)渡金屬?gòu)U氣凈化催化劑及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種含貴金屬-稀土-過(guò)渡金屬的廢氣凈化的催化劑及其制備方法。
稀土催化劑用于凈化汽車排氣是近十年著手研究的一種廉價(jià)催化劑，但實(shí)踐證明，單純的稀土催化劑不能滿足汽車凈化的嚴(yán)格要求，以貴金屬為主，稀土為輔的催化劑已在國(guó)外開(kāi)始應(yīng)用，以稀土和過(guò)渡金屬為主，貴金屬僅占微量的催化劑正在加緊研究，這方面的專利報(bào)導(dǎo)有US4274981，US4299734，US4410454，DE3010950，DE3223500，JP57～57175，F(xiàn)R2530489等，這些專利幾乎涉及所有的稀土元素和金屬，其差別是配方比例，制備工藝，產(chǎn)品性能方面各有不同。
本發(fā)明提出一種貴金屬含量低并含稀土以及過(guò)渡金屬的混合催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的內(nèi)容為1、貴金屬活性組份為Pt，Pd中至少一種，占催化劑比例為0.01～0.09wt%，其中Pt∶Pd＝7～9∶3～1。
2、稀土元素，甘肅稀土公司提供的工業(yè)稀土化合物，以氯化物或硝酸鹽形式提供，水解后鍛燒分析成分(wt%)為L(zhǎng)a2O328;CeO240～45;Pr6O115～6;Al2O315～18;重稀土(主要是Nd、Sm等)1～2;Fe、Si余量。在催化劑中占的比例為10～12wt%。
3、過(guò)渡金屬Co+Cu+Ni，其中Cu∶Co∶Ni＝1∶1∶1，在催化劑中占的比例為4～5wt%。
4、余量為催化劑載體，其組成為昆明金馬瓷土和云南工業(yè)氧化鋁，其中金馬瓷土的成分為(wt%)為SiO270～71;Al2O320～21;Fe2O30.4～0.5;CaO 0.8～0.9;MgO 0.4～0.5;TiO20.03～0.04;余量為K2O，Na2O。
云南工業(yè)氧化鋁的成分(wt%)為Al2O395～98，其余為CaO，MgO等金馬瓷土與工業(yè)氧化鋁的比例為3.5～5∶6.5～5。
5、制作工藝包括以下步驟(1)載體制作方法采用“水疊法”將按比例混勻的載體粉料(100目)形成Φ5mm左右(4.7≤d≤4.8mm)的小球。
(2)稀土及過(guò)渡金屬的載入將稀土鹽及過(guò)渡金屬鹽(氯化物或硝酸鹽)按比例稱量，溶于水，在PH＝7～8條件下水解，過(guò)濾洗滌、烘干，500℃鍛煉2小時(shí)，稀土及過(guò)渡金屬呈金屬氧化物形式，自然冷卻后取出磨細(xì)到≤100目備用。
當(dāng)催化劑載體成型到直徑約為5mm時(shí)，停止加入載體粉料，改加已制備好的稀土及過(guò)渡金屬氧化物粉末，用“水疊法”使載體表面包裹上一層稀土及過(guò)渡金屬氧化物，厚度約為0.3～0.4mm。
(3)貴金屬活性組份載入將活性貴金屬組分Pt，Pd分別制成相應(yīng)的氯絡(luò)合物(氯鉑酸、氯鈀酸)按所需的量配制成相應(yīng)水溶液，然后采用快速浸漬(1分鐘)，快速干燥的方法，使貴金屬組分迅速固定在載體表面。
(4)將上述催化劑在600℃溫度下，H2氣氛中還原2小時(shí)。
本發(fā)明的催化劑及其制法的優(yōu)點(diǎn)在于1、選用的載體原料為昆明金馬瓷土和云南的工業(yè)氧化鋁，瓷土中的特有成份能提高載體的低溫?zé)Y(jié)性能和使用強(qiáng)度。
2、載體采用水疊法制成球形，不僅能使載體的成份均勻，制作方法簡(jiǎn)便，而且能使載體具有層狀結(jié)構(gòu)，活性組分載于表層，有利發(fā)揮活性組分作用。
3、由于載體的燒成溫度控制為850～1170℃，載體中氧化鋁變體全部為a～型，整體結(jié)構(gòu)為多孔陶瓷型，正壓強(qiáng)度達(dá)70～75Kg/cm2，與國(guó)外通常采用的r～型或r～P型混合型變體相比較，載體的強(qiáng)度高，耐沖擊性和高溫穩(wěn)定性較強(qiáng)。
4、由于采用快速浸漬，快速干燥的方法，使活性組分迅速固定在載體表面，達(dá)到95%活性組份量分布在不超過(guò)0.2毫米的表面，以利于最大限度發(fā)揮貴金屬活性組分的作用。
5、在催化劑中加入稀土元素以及過(guò)渡金屬元素，使催化劑的成本下降，同時(shí)使催化劑的抗鉛毒能力增強(qiáng)。
6、凈化效果好，CO凈化效果達(dá)90～98%，CH的凈化效果85～95%。
7、催化劑使用壽命長(zhǎng)，在柴油機(jī)(工程機(jī)械)中使用超過(guò)1700～2000小時(shí)，在使用含鉛汽油(四乙基鉛1～2克/升)燃料情況下，能保持凈化效率，使用壽命達(dá)到4萬(wàn)公里以上。
8、不僅適用汽車，柴油車的排氣凈化，而且適用于裝載，采礦運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械，具有廣泛適應(yīng)性。
實(shí)施例一稱取工業(yè)稀土氯化物1.2Kg、Cu、Ni、Co硝酸鹽以金屬計(jì)各50克，混勻放入5升燒杯中，加水完全溶解，濾去不溶物。加熱溶液到80-85℃，加NH4OH進(jìn)行水解，沉淀完畢(PH＝8)之后過(guò)濾，沉淀用水洗滌3-5次，110℃下烘干，500℃下煅燒2小時(shí)而得到稀土及Cu、Ni、CO的氧化物。磨細(xì)到≤100目，稱取400克備用。用水疊法將金馬瓷土與云南工業(yè)氧化鋁(4∶6)粉末(≤100目)制成直徑4.7-4.8毫米的小球。過(guò)篩后稱出2800克(干重2500克)放入成球機(jī)中。再將已備好的稀土及Cu、Ni、CO氧化物粉末逐漸加入，繼續(xù)成球操作，使上述氧化物包裹到載體表面，氧化物粉末加完之后取出小球在室內(nèi)陰小24小時(shí)，烘箱中烘干(105℃)4小時(shí)，1110℃下煅燒5小時(shí)，冷卻后取出過(guò)篩得到直徑5毫米小球、稱取300克放入燒杯中，按0.04%比例浸漬鉑0.12克(配成H2PtC16溶液)，快速干燥。600℃下H2還原2小時(shí)，即得產(chǎn)品。
實(shí)施例二稱取工業(yè)稀土硝酸鹽1.5Kg、Cu、Ni、CO硝酸鹽以金屬計(jì)各55克。放入10升陶瓷缸中，加水完全溶解之后濾去不溶物。加熱溶液到85℃-90℃，加NH4OH進(jìn)行水解。沉淀完畢(PH＝8)之后濾出沉淀物。用蒸餾水洗滌3-5次，取出沉淀放到烘箱中烘干(110℃24小時(shí))500℃下煅燒3小時(shí)而得到稀土元素及Cu、Ni、CO的氧化物。磨細(xì)到≤100目，稱取500克料備用。用例一所述的載體原料和方法制成4.7-4.8毫米小球，過(guò)篩之后稱取3700克(干重3300克)載體用例一所述方法將上述氧化物包裹到載體表面，室內(nèi)陰干24小時(shí)，烘箱中干燥(105℃)4小時(shí)，1150℃下煅燒5小時(shí)，冷卻之后取出過(guò)篩得到直徑5毫米小球，稱取300克小球用浸漬法按0.01%和0.015%的比例載入鉑和鈀0.03克和0.045克、快速干燥、600℃下H2還原2小時(shí)，即得成品。
權(quán)利要求
1.一種含貴金屬、稀土元素以及過(guò)渡金屬的廢氣凈化催化劑，其特征在于其組成為1、活性組分為Pt，Pd中至少一種，在催化劑中占的比例為0.01～0.09wt%，其中Pt∶Pd=7～9∶3～1。2、稀土元素工業(yè)商品，品名為工業(yè)稀土化合物(以氯化物或硝酸鹽形式提供)，廠家為甘肅稀土公司，其組成(wt%)為L(zhǎng)a2O328；CeO240～45；Pr6O115～6；Al2O315～18；重稀土(主要是銣、釤、等)1～2；Fe、Si余量。在催化劑中占的比例以氧化物計(jì)為10～12wt%。3、過(guò)渡金屬Co+Cu+Ni，其中Cu∶Co∶Ni=1∶1∶1，在催化劑中占的比例為4～5wt%。4、余量為昆明金馬瓷土和云南工業(yè)氧化鋁載體，其中昆明金馬瓷土的成份(wt%)為SiO270～71；Al2O320～21；Fe2O30.4～0.5；CaO0.8～0.9；MgO0.4～0.5；TiO20.03～0.04其余為K2O，Na2O。云南工業(yè)氧化鋁的成分(wt%)為Al2O395～98，其余為CaO，MgO等金馬瓷土與工業(yè)氧化鋁的比例為3.5～5∶6.5～5。
2.一種如權(quán)利要求1所說(shuō)的催化劑的制備方法，其特征在于1、采用“水疊法”將載體粉料制成4.7≤d≤4.8mm的小球。2、將工業(yè)稀土化合物以及過(guò)渡金屬鹽(兩者均為氯化物或硝酸鹽形式)按比例稱量，溶于水，在PH＝7～8條件下水解，過(guò)濾洗滌、烘干，500℃鍛燒2小時(shí)，稀土及過(guò)渡金屬呈氧化物形式，自然冷卻后磨細(xì)到≤100目。3、繼續(xù)采用水疊法，將稀土及過(guò)渡金屬氧化物粉末包裹到原載體小球表面，載體小球的直徑為5±1mm。4、850～1170℃溫度下，鍛燒小球成型。5、貴金屬活性組份載入將貴金屬Pt，Pd分別制成相應(yīng)的氯絡(luò)合物，按所需的量配制成相應(yīng)水溶液，然后采用快速浸漬(1分鐘)，快速干燥的方法，使貴金屬組分迅速固定在載體表面。6、在600℃溫度下，H2氣氛中鍛燒2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種含貴金屬-稀土-過(guò)渡金屬的廢氣凈化催化劑及其制備方法。本發(fā)明的貴金屬活性組分為Pt，Pd中至少一種，另外加入La、Ce等稀土元素以及過(guò)渡金屬Cu、Co、Ni，催化劑載體為昆明金馬瓷土和云南工業(yè)氧化鋁，載體采用“水疊法”制成球型，活性組分采取溶液快速浸漬載入。該催化劑凈化效果好，使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣。
文檔編號(hào)B01J32/00GK1087032SQ92113298
公開(kāi)日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1992年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月14日
發(fā)明者黃榮光, 王韻敏, 楊汝琳, 黎淑萍, 金方江 申請(qǐng)人:中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司昆明貴金屬研究所