汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方及其制備方法，屬于環(huán)保催化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三元催化器，是安裝在汽車排氣系統(tǒng)中最重要的機(jī)外凈化裝置，它可將汽車尾氣排出的C0、HC和NOx等有害氣體通過(guò)氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的二氧化碳、水和氮?dú)狻．?dāng)高溫的汽車尾氣通過(guò)凈化裝置時(shí)，三元催化器中的凈化劑將增強(qiáng)⑶、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進(jìn)行一定的氧化-還原化學(xué)反應(yīng)，其中C0在高溫下氧化成為無(wú)色、無(wú)毒的二氧化碳?xì)怏w；HC化合物在高溫下氧化成水和二氧化碳；Ν0χ還原成氮?dú)夂脱鯕?。三種有害氣體變成無(wú)害氣體，使汽車尾氣得以凈化。
[0003]凈化裝置的結(jié)構(gòu)包括載體(即多孔陶瓷)和負(fù)載在載體上的催化劑，載體的孔隙越多越均勻，則載體的有效吸附表面積越大，凈化能力越強(qiáng)。目前的載體的成孔劑一般為有機(jī)成孔劑，如天然纖維、高分子聚合物和有機(jī)酸等，有機(jī)成孔劑在遠(yuǎn)低于載體燒結(jié)溫度下分解，分解后留下孔隙，這些孔隙，尤其是一些小孔，容易在后面的高溫?zé)Y(jié)成型時(shí)封閉，造成載體的孔隙率低，催化能力差。
[0004]另外，現(xiàn)有的三元催化劑易硫中毒，硫中毒后的三元催化劑失去凈化能力，導(dǎo)致有毒有害尾氣直接排放到大氣中，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量并危害人類健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種成孔率高、有效吸附表面積大、凈化能力強(qiáng)、并具有脫硫功能、避免硫中毒的汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方；進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種采用溶膠-凝膠法制備，同時(shí)采用小分子無(wú)機(jī)鹽成孔，成孔率高，成孔均勻，鋁溶膠固含量高，并且具有脫硫活性的汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷的制備方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方，其特征在于:包括:以下重量份的原料:鋁溶膠90~100份、微納米級(jí)α -Α1203 40-60份、成孔劑20~30份、粘結(jié)劑0~5份、粘合劑2~5份、pH為3~4的酸溶液250~350份和脫硫劑溶膠500~600份；所述成孔劑為無(wú)機(jī)鹽；所述粘合劑包括硫酸鈣。
[0007]所述粘結(jié)劑包括聚乙烯醇。
[0008]所述成孔劑包括硫酸鈉、硫酸鈣、氯化鈉、氯化鈣中的一種或幾種。
[0009]所述脫硫劑溶膠包括鐵酸鋅溶膠。
[0010]汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
SO 1，鋁溶膠的制備: S01-1，偏鋁酸鈉溶液的制備:將NaOH固體溶于超純水中配制成5%NaOH溶液，再將鋁粉加入至5%NaOH溶液中，鋁粉加入重量:5%NaOH溶液體積為4~5:100 ;攪拌溶解后過(guò)濾，得偏鋁酸鈉溶液；
S01-2，勃姆石沉淀的制備:將NaHC03固體溶于超純水匯總配制成4~4.5%的NaHCO 3溶液，所述NaHC03溶液的體積至少為偏鋁酸鈉溶液體積的3倍量，將所述NaHCO 3溶液邊攪拌邊加入至所述偏鋁酸鈉溶液中，加入完成后，加熱并同時(shí)攪拌至少30min后，過(guò)濾，得勃姆石沉淀；
S01-3，清洗勃姆石沉淀:超純水清洗后，將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂吸附至少lOmin后，超純水清洗，再將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陰離子吸附樹(shù)脂吸附至少lOmin后，超純水清洗至清洗液中性，干燥，即可；
S01-4，加酸制備鋁溶膠:將干燥后的勃姆石沉淀加入到lmol/L的硝酸溶液中，加熱攪拌溶解得鋁溶膠，酸鋁比為0.08-0.20 ;
S02，高固含量鋁溶膠的制備:在S01-4的鋁溶膠中加入微納米級(jí)α-Α1203，加熱溶解后得固含量達(dá)60~65%的鋁溶膠；
S03，在S02的高固含量鋁溶膠中加入成孔劑、粘結(jié)劑和粘合劑，加熱攪拌均勻后注入模具中澆鑄成型，然后放入真空干燥箱中真空脫氣并干燥，得初步成型陶瓷，真空干燥溫度為 50?70。。；
S04，脫粘和燒結(jié):將所述初步成型三元催化器在空氣中經(jīng)500~600°C脫粘至少1小時(shí)，再放入高溫爐中經(jīng)1000~1100°C燒結(jié)至少1小時(shí)，然后冷卻，得二次成型陶瓷；
S05，將所述二次成型陶瓷放入到pH為3~4的酸溶液中，加熱反應(yīng)至少3小時(shí)，然后取出，超純水清洗至中性，烘干，即得多孔陶瓷；
S06，鐵酸鋅溶膠的制備:將Fe (N03) 3.9H20和Zn (N03) 2.6H20按3:2摩爾比配制混合溶液，再按金屬總重量:檸檬酸重量=1:1.2的比例向混合溶液中添加檸檬酸，再用氨水調(diào)節(jié)pH值至4左右后恒溫水浴蒸發(fā)到粘度為2~2.5mPaS，得到鐵酸鋅溶膠；
S07，具脫硫活性的多孔陶瓷的制備:將S05的多孔陶瓷浸入所述鐵酸鋅溶膠中，以6~8cm/min的速度提拉，提拉完成后晾干，再浸入鐵酸鋅溶膠中，如此反復(fù)4~5次，最后將取出的多孔陶瓷在600~700°C下煅燒至少1小時(shí)，得具脫硫活性的多孔陶瓷。
[0011]S01-2 中加熱溫度為 80~85°C。
[0012]所述陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂和陰離子吸附樹(shù)脂的加入量均為至少勃姆石沉淀重量的
l/10o
[0013]所述酸鋁比為0.10-0.12。
[0014]S02中的加熱溫度為50~70°C。
[0015]所述酸溶液為硝酸溶液。
[0016]酸鋁比指的是酸溶液的物質(zhì)的量和勃姆石沉淀的物質(zhì)的量之比。
[0017]本發(fā)明提供的一種汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方及其制備方法，脫硫劑溶膠的設(shè)置，使多孔陶瓷的孔隙中均勻分布脫硫劑，同時(shí)脫硫劑采用溶膠的方式涂布在多孔陶瓷的孔隙中時(shí)，由于粘度適中，故脫硫劑不會(huì)堵塞孔隙，多孔陶瓷的孔容量遠(yuǎn)大于脫硫劑顆粒的直徑，使多孔陶瓷的脫硫表面積進(jìn)一步增大，提高脫硫活性及脫硫的使用時(shí)間；成孔劑為無(wú)機(jī)鹽的設(shè)置，無(wú)機(jī)鹽熔點(diǎn)高，在高溫?zé)Y(jié)時(shí)也不會(huì)熔解，燒結(jié)完成后用酸溶解無(wú)機(jī)鹽，得多孔陶瓷，用無(wú)機(jī)鹽制備的多孔陶瓷，孔隙分布均勻、比表面積大、催化活化位點(diǎn)多、凈化能力強(qiáng)；鋁溶膠-凝膠法結(jié)合無(wú)機(jī)鹽成孔劑的設(shè)置，進(jìn)一步增大了多孔陶瓷的比表面積大，并且成孔劑在高固含量鋁溶膠中分散均勻，成孔時(shí)孔隙分布均勻，成孔率高達(dá)60%;微納米級(jí)α_Α1203的添加，使鋁溶膠固含量高且易流動(dòng)；粘合劑為硫酸鈣的設(shè)置，使多孔陶瓷在制備的過(guò)程中形成酸性氧化鋁，適合在酸性條件下分解成孔劑，從而形成多孔陶瓷；陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂和陰離子吸附樹(shù)脂的設(shè)置，可吸附清洗勃姆石沉淀中的陽(yáng)離子和陰離子，便于快速將勃姆石沉淀清洗至中性。本發(fā)明提供的一種汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方及其制備方法，采用鋁溶膠-凝膠法結(jié)合無(wú)機(jī)鹽成孔劑來(lái)制備孔隙均勻、成孔率高的多孔陶瓷，同時(shí)采用鐵酸鋅溶膠脫硫，使得多孔陶瓷比表面積大，催化活化位點(diǎn)多，凈化能力強(qiáng)，同時(shí)避免多孔陶瓷硫中毒。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:
汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷配方，其特征在于:包括:以下重量份的原料:鋁溶膠90份、微納米級(jí)α -Α1203 40份、成孔劑20份、粘結(jié)劑0份、粘合劑2份、pH為3的酸溶液250份和脫硫劑溶膠500份；所述成孔劑為無(wú)機(jī)鹽；所述粘合劑包括硫酸鈣。
[0020]所述粘結(jié)劑包括聚乙烯醇。
[0021 ] 所述成孔劑包括硫酸鈉、硫酸鈣、氯化鈉、氯化鈣中的一種或幾種。
[0022]所述脫硫劑溶膠包括鐵酸鋅溶膠。
[0023]汽車三元催化器具脫硫活性的多孔陶瓷的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
SO 1，鋁溶膠的制備:
S01-1，偏鋁酸鈉溶液的制備:將NaOH固體溶于超純水中配制成5%Na0H溶液，再將鋁粉加入至5%Na0H溶液中，鋁粉加入重量:5%Na0H溶液體積為4:100 ;攪拌溶解后過(guò)濾，得偏鋁酸鈉溶液；
S01-2，勃姆石沉淀的制備:將NaHC03固體溶于超純水匯總配制成4%的NaHCO 3溶液，所述NaHC03溶液的體積為偏鋁酸鈉溶液體積的3倍量，將所述NaHCO3溶液邊攪拌邊加入至所述偏鋁酸鈉溶液中，加入完成后，加熱并同時(shí)攪拌30min后，過(guò)濾，得勃姆石沉淀；
S01-3，清洗勃姆石沉淀:超純水清洗后，將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陽(yáng)離子吸附樹(shù)脂吸附lOmin后，超純水清洗，再將勃姆石沉淀放入超純水中，加入陰離子吸附樹(shù)脂吸附lOmin后，超純水清洗至清洗液中性，干燥，即可；
S01-