專利名稱：稀土復(fù)合氧化物型三元催化劑及制備方法
本制備方法屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域全球性的大氣污染已嚴(yán)重威脅著人類的生存，在城市大氣中60%的污染物來自于汽車，約40%的污染物來自于現(xiàn)代工業(yè)。利用催化劑凈化機動車輛和現(xiàn)代工業(yè)排放的有害氣體是一行之有效的辦法，根據(jù)對專利文獻(xiàn)的檢索，多數(shù)屬于貴金屬型催化劑，如美國專利3，897，367，4，110，258(78年);日本專利57-81832(80年);57-87839(80年);中國專利87105167.2;88107136.6;因貴金屬資源稀少，價格昂貴，很難普遍推廣應(yīng)用。利用本法制造的稀土復(fù)合氧化物型三元催化劑，價格低廉，并具有良好的抗鉛性能，可用于使用含鉛汽油的汽車排氣凈化，并能較長時期適應(yīng)汽車的排氣系統(tǒng)，汽車排氣中的有害氣體如CO、HC和NOx，通過本法制造的催化劑的催化，生成無害的CO2，H2O和N2，其反應(yīng)式如下
完成以上三項化學(xué)反應(yīng)，氧和一氧化碳是不可少的，如果空燃比調(diào)節(jié)適當(dāng)，排氣中的氧含量可以氧化＜8%的CO和＜8000P.P.M的HC。催化床的溫度是這樣產(chǎn)生的，通常汽車發(fā)電機排出的汽體溫度約為100-300℃，排氣中的CO和HC經(jīng)氧化催化在催化床內(nèi)進(jìn)行燃燒，生成CO2和H2O同時產(chǎn)生大量卡路里，使催化床溫度上升到400-700℃，顯然，排污量與催化床溫度成正比關(guān)系。
本發(fā)明是一種由顆粒載體或蜂窩載體與活性組份構(gòu)成的三元催化劑，該活性組份為稀土或混合稀土氧化物堿土金屬氧化物及過渡金屬氧化物，其載體成份為γ-活性氧化鋁或鋁硅酸鹽載體(含有Al2O312-13%;SiO266-67%;CaO2-3%;MgO1-2%;K2O2-3%;NaO0.5-1.0%;H2O13-14%等)及堇青石峰窩載體，其催化劑成份配比為Rp·[Mq·Zy]·Ox-γAl2O3或鋁硅酸鹽載體，R-La、Ce、Pr、Nd選其中之一，或二，或三，或四，M-Ca、Sr、Ba、Zr選其中之一，或二，或三，或四。
Z-Zn、Co、Fe、Ni、Mn、Cu選其中之一，或二，或三，或四。
P＝1～2 q＝0～0.4 y＝0.6～1.0 X＝3～4
R-1型Ce1.2·[(Sr0.1+Ba0.1)·(Cu0.5+Zn0.5)]·O3。
R-2型Ce1.0·[(Sr0.3+Ba0.1)·(Cu0.5+Co0.01)]·O3。
R-3型Ce1.0·[Cu0.5+Mn0.5]·O3。
三元催化劑的特征之一是活性組份總重量為產(chǎn)品重量的6～30%，所用載體為普通γ-活性氧化鋁φ3～8毫米顆粒及鋁硅酸鹽載體(Al2O312-13%;SiO266-67%;CaO2-3%;MgO1-2%;K2O2-3%;Na2O0.5-1.0%;H2O13-14%等)制成φ3～8毫米球形顆粒或φ4×10毫米的棒形顆粒。三元催化劑活性組份的特征之二是R-1型或R-2型的熱分解的溫度為500-800℃，2-6小時;R-3型的焙燒溫度為300-400℃，4-12小時。三元催化劑的特征之三是利用鋁硅酸鹽載體粉(100-160目)直接與R-3型中的氧化鈰、氧化銅、氧化高鈷粉末按如下配比混合均勻。
CeO2+CuO+MnO2＝1.0+0.5+0.5造粒、烘干、在300-400℃焙燒4-12小時，即制成低溫催化劑。
實施例一R-1型，按1噸產(chǎn)品計算用料量800公斤載體和200公斤活性金屬氧化物組份。
A取上述載體 800公斤;
B硝酸鈰(或硝酸鑭或含有CeO250%;La2O320-23%;Pr6O115-7%;Nd2O315-17%;其它RE 3%的混合稀土硝酸鹽) 372公斤C硝酸銅 190公斤;
D硝酸鋅 227公斤;
E硝酸鋇 19公斤;
F硝酸鍶 24公斤。
配制成活性組份溶液用以浸漬載體，浸漬后的載體需晾干2-4小時，晾干過的載體送進(jìn)高溫爐中焙燒。于700℃保溫4-6小時后出爐。其實施效果如表1圖1、2、3、4所示。
實施例二R-2型A取上述載體 800公斤;
B硝酸鈰(或硝酸鑭，或含CeO250%;La2O320-23%;Pr6O115-7%;Nd2O315-17%;其它RE 3%的混合稀土硝酸鹽) 310公斤C硝酸銅 229公斤D硝酸鍶 74.2公斤E硝酸鋇 19公斤F硝酸鈷 5公斤配制成活性組份溶液用以浸漬載體，浸漬后載體需晾干2-4小時，浸漬晾干過的載體送進(jìn)高溫爐中焙燒，于800℃保溫4-6小時后出爐。其實施效果如表2所示。
實施例三R-3型A取鋁硅酸鹽載體粉 800公斤B氧化鈰(或氧化鑭或含CeO250%;La2O320-30%;Pr6O115-7%;Nd2O315-17%;其它RE3%的混合物) 100公斤C氧化銅 50公斤D氧化錳 50公斤混合均勻后造粒，顆粒直徑范圍φ3-8毫米焙燒溫度為300-400℃，焙燒時間4-12小時。出爐后抽樣作常規(guī)質(zhì)量檢測。R-3型實施效果如表3所示。


圖1.R-1型顆粒催化劑裝車實驗NOx凈化率圖2.R-1型顆粒催化劑不同車型裝車實驗HC凈化率圖3.R-1型顆粒催化劑裝車檢測HC直方向圖4.R-1型顆粒催化劑裝車檢測CO直方向圖5.R-2型顆粒催化劑X衍射結(jié)構(gòu)分析圖6.R-3型顆粒催化劑空氣流速-凈化率曲線圖7.R-3型蜂窩催化劑裝車補加空氣實驗曲線

權(quán)利要求
1.一種屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，用于工業(yè)廢氣、汽車排氣和空氣凈化的顆粒和蜂窩載體的三元催化劑。本催化劑包括載體和活性組分。特征在于載體為γ-Al2O3顆?；蜾X硅酸鹽顆?；蜉狼嗍涓C。催化活性組分為稀土或混合稀土氧化物、堿金屬氧化物及過渡金屬氧化物。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的三元催化劑，其特征在于催化劑成份配比為Rp·[Mq·Zy]·Ox-γAl2O3或鋁硅酸鹽載體，R-La、Ce、Pr、Nd選其中之一;或二，或三，或四，M-Ca、Sr、Ba、Zr選其中之一，或二，或三，或四，Z-Zn、Co、Fe、Ni、Mn、Cu選其中之一，或二，或三，或四。P＝1～2 q＝0～0.4 y＝0.6～1.0 x＝3～4R-1型Ce1.2·[(Sr0.1+Ba0.1)·(Cu0.5+Zn0.5)]·O3。R-2型Ce1.0·[(Sr0.3+Ba0.1)·(Cu0.6+CO0.01)]·O3。R-3型Ce1.0·[Cu0.5+Mn0.5]·O3。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的三元催化劑，其特征是活性組份總重量為產(chǎn)品重量的6～30%。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的三元催化劑，其特征是所用載體為普通γ-活性氧化鋁φ3～8毫米球形顆粒及鋁硅酸鹽載體粉(含Al2O312～13%;SiO266-67%;CaO2-3%;MgO1-2%;K2O2-3%;Na2O0.5～1.0%;H2O13-14%等)制成φ3-8毫米球形顆粒或φ4×10棒形顆粒，或堇青石蜂窩載體。
5.根據(jù)權(quán)力要求2所述的三元催化劑，其特征是R-1型或R-2型及R-3型的熱分解溫度為600～800℃，2-6小時。
6.根據(jù)權(quán)力要求5所述的三元催化劑，其特征是利用鋁硅酸鹽載體粉(80～160目)直接與R-3型中的氧化鈰、氧化銅、氧化錳粉末按如下配比混合均勻CeO2+CuO+MnO2＝1.0+0.5+0.5造粒、烘干，在600～700℃焙燒4～12小時即制成低溫催化劑。
7.權(quán)力要求1所述的三元催化劑的特征在于可同時對CO、CH、NOx具有較好的凈化能力。
全文摘要
一種適用于工業(yè)廢氣凈化及含鉛汽油車排氣凈化用的催化劑，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑使用三種載體材料A.γ-氧化鋁顆料；B.鋁硅酸鹽顆粒；C.堇青石蜂窩載體。催化劑是以稀土金屬和過渡金屬、堿土金屬氧化物為活性組分的低溫催化及高溫催化新型三元(CO、HC、NO
文檔編號B01J23/10GK1072107SQ9110906
公開日1993年5月19日 申請日期1991年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月8日
發(fā)明者金澗波 申請人:桂林利凱特(Recat)有限公司