本發(fā)明設(shè)計(jì)催化劑領(lǐng)域，尤其涉及一種三效催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，汽車已經(jīng)成為主流代步工具被廣泛使用，但是，隨著汽車保有量的增長(zhǎng)，汽車尾氣
對(duì)空氣的污染也日益嚴(yán)重，在特大及大中城市，汽車排放的尾氣已逐步成為空氣污染的主要因素，因此對(duì)汽車尾氣污染的治理已成為各國(guó)政府非常重視的問(wèn)題。
對(duì)汽車尾氣污染的治理，主要采取機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化兩種途徑。機(jī)外凈化是控制汽車尾氣污染的最有效手段。機(jī)外凈化是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法，將尾氣中的污染物進(jìn)行處理。目前被廣泛使用的方法是化學(xué)方法，即通過(guò)安裝三效催化凈化裝置將尾氣中的有害物質(zhì)CO、HC、NOx轉(zhuǎn)化成無(wú)害的CO2、H2O、及N2，從而大大降低環(huán)境污染，改善大氣質(zhì)量。
目前常用的三效催化劑大都以貴金屬離子為活性組分，重金屬易從催化劑載體流失，造成環(huán)境污染，流失后的貴金屬極難回收，且貴金屬昂貴，這都增加了三效催化劑的制造和使用成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種三效催化劑及其治本方法。
本申請(qǐng)是通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)的：
一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭1-10份，氯化鈧1-10份，聚乙烯吡啶咯烷酮5-8份，二氧化鈦20-30份，陶瓷15-25份，硅膠15-25份，硫酸鈉1-5份，硫酸鈀4-8份，氯化鈰5-7份，二氧化鋯15-25份，γ-Al2O315-20份，交聯(lián)劑1-5份。
優(yōu)選的，一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭3-7份，氯化鈧3-7份，聚乙烯吡啶咯烷酮6-7份，二氧化鈦23-27份，陶瓷18-22份，硅膠17-23份，硫酸鈉2-4份，硫酸鈀5-7份，氯化鈰6-7份，二氧化鋯18-22份，γ-Al2O316-19份，交聯(lián)劑2-4份。
優(yōu)選的，一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭5份，氯化鈧5份，聚乙烯吡啶咯烷酮6份，二氧化鈦5份，陶瓷20份，硅膠20份，硫酸鈉3份，硫酸鈀6份，氯化鈰7份，二氧化鋯20份，γ-Al2O318份，交聯(lián)劑3份。
一種三效催化劑的制備方法，將氯化鑭，氯化鈧和聚乙烯吡啶咯烷酮溶于水中，后加入二氧化鈦，陶瓷和硅膠，常溫下浸漬1-2h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)0.5-1h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)60目篩的微球，所述微球記為A，將A置于0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡10-30min ，得多孔微球記為B，用去離子水將B表面清洗至中性。
優(yōu)選的，將硫酸鈉，硫酸鈀，氯化鈰溶于水中，后加入二氧化鋯常溫下浸漬5-10h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)1-2h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)100目篩的微球，所述微球記為C。
優(yōu)選的，將B、C和γ-Al2O3混合均勻，加入交聯(lián)劑交聯(lián)10-15min，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)50目篩的微球，記為D，將D進(jìn)行微波輻射5-10min，γ-Al2O3可過(guò)100目篩。
優(yōu)選的，高壓成型儀的參數(shù)為：電壓30～35kv，推進(jìn)速度為90～100mm/h，脈寬為3ms，頻率為100Hz。
優(yōu)選的，交聯(lián)劑為過(guò)氧化二苯甲酰，異硫氰酸酯，N-羥甲基丙烯酰胺，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的混合物，所述過(guò)氧化二苯甲酰，異硫氰酸酯，N-羥甲基丙烯酰胺，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的的質(zhì)量比為1:1:2:2:3。
優(yōu)選的，交聯(lián)劑為甘油醛；所述交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的混合物，所述二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的質(zhì)量比為1:1。
優(yōu)選的，A的制備中所用交聯(lián)劑，所述C的制備中所用交聯(lián)劑和所述D的制備中所用交聯(lián)劑的質(zhì)量比為2:1:3。
本發(fā)明通過(guò)加入稀土元素鑭、鈧、鈰可以提高催化劑中B酸的熱穩(wěn)定性，使活性四方組二氧化鋯和二氧化鈦更加穩(wěn)固，調(diào)節(jié)表面酸中心強(qiáng)度和密度，增加抗毒物能力，改良機(jī)械強(qiáng)度，延緩了催化劑的表面的積碳現(xiàn)象和活性組分的流失。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭2份，氯化鈧2份，聚乙烯吡啶咯烷酮5份，二氧化鈦21份，陶瓷16份，硅膠16份，硫酸鈉2份，硫酸鈀5份，氯化鈰6份，二氧化鋯17份，γ-Al2O317份，交聯(lián)劑2份，三效催化劑的制備方法是：將氯化鑭，氯化鈧和聚乙烯吡啶咯烷酮溶于水中，后加入二氧化鈦，陶瓷和硅膠，常溫下浸漬1.1h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)0.6h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)60目篩的微球，所述微球記為A，將A置于0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡12min ，得多孔微球記為B，用去離子水將B表面清洗至中性；將硫酸鈉，硫酸鈀，氯化鈰溶于水中，后加入二氧化鋯常溫下浸漬6h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)1.2h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)100目篩的微球，所述微球記為C；將B、C和γ-Al2O3混合均勻，加入交聯(lián)劑交聯(lián)10min，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)50目篩的微球，記為D，將D進(jìn)行微波輻射5min，γ-Al2O3可過(guò)100目篩；高壓成型儀的參數(shù)為：電壓31kv，推進(jìn)速度為92mm/h，脈寬為3ms，頻率為100Hz；交聯(lián)劑為過(guò)氧化二苯甲酰，異硫氰酸酯，N-羥甲基丙烯酰胺，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的混合物，所述過(guò)氧化二苯甲酰，異硫氰酸酯，N-羥甲基丙烯酰胺，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的的質(zhì)量比為1:1:2:2:3，A的制備中所用交聯(lián)劑，所述C的制備中所用交聯(lián)劑和所述D的制備中所用交聯(lián)劑的質(zhì)量比為2:1:3。
實(shí)施例2
一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭9份，氯化鈧9份，聚乙烯吡啶咯烷酮7份，二氧化鈦28份，陶瓷18份，硅膠18份，硫酸鈉4份，硫酸鈀7份，氯化鈰6份，二氧化鋯24份，γ-Al2O318份，交聯(lián)劑4份，三效催化劑的制備方法是：將氯化鑭，氯化鈧和聚乙烯吡啶咯烷酮溶于水中，后加入二氧化鈦，陶瓷和硅膠，常溫下浸漬1.8h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)0.9h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)60目篩的微球，所述微球記為A，將A置于0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡28min ，得多孔微球記為B，用去離子水將B表面清洗至中性；將硫酸鈉，硫酸鈀，氯化鈰溶于水中，后加入二氧化鋯常溫下浸漬9h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)1.8h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)100目篩的微球，所述微球記為C；將B、C和γ-Al2O3混合均勻，加入交聯(lián)劑交聯(lián)14min，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)50目篩的微球，記為D，將D進(jìn)行微波輻射9min，γ-Al2O3可過(guò)100目篩；高壓成型儀的參數(shù)為：電壓35kv，推進(jìn)速度為99mm/h，脈寬為3ms，頻率為100Hz；交聯(lián)劑為甘油醛； A的制備中所用交聯(lián)劑，所述C的制備中所用交聯(lián)劑和所述D的制備中所用交聯(lián)劑的質(zhì)量比為2:1:3。
實(shí)施例3
一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭5份，氯化鈧5份，聚乙烯吡啶咯烷酮6份，二氧化鈦25份，陶瓷20份，硅膠20份，硫酸鈉3份，硫酸鈀6份，氯化鈰7份，二氧化鋯20份，γ-Al2O318份，交聯(lián)劑3份，三效催化劑的制備方法是：將氯化鑭，氯化鈧和聚乙烯吡啶咯烷酮溶于水中，后加入二氧化鈦，陶瓷和硅膠，常溫下浸漬1.5h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)0.8h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)60目篩的微球，所述微球記為A，將A置于0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡20min ，得多孔微球記為B，用去離子水將B表面清洗至中性；將硫酸鈉，硫酸鈀，氯化鈰溶于水中，后加入二氧化鋯常溫下浸漬8h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)1.5h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)100目篩的微球，所述微球記為C；將B、C和γ-Al2O3混合均勻，加入交聯(lián)劑交聯(lián)13min，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)50目篩的微球，記為D，將D進(jìn)行微波輻射8min，γ-Al2O3可過(guò)100目篩；高壓成型儀的參數(shù)為：電壓33kv，推進(jìn)速度為95mm/h，脈寬為3ms，頻率為100Hz；交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的混合物，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的質(zhì)量比為1:1；A的制備中所用交聯(lián)劑，C的制備中所用交聯(lián)劑和D的制備中所用交聯(lián)劑的質(zhì)量比為2:1:3。
實(shí)施例4
一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭0.5份，氯化鈧0.8份，聚乙烯吡啶咯烷酮2份，二氧化鈦15份，陶瓷10份，硅膠14份，硫酸鈉.09份，硫酸鈀3份，氯化鈰4份，二氧化鋯14份，γ-Al2O311份，交聯(lián)劑0.7份，三效催化劑的制備方法是：將氯化鑭，氯化鈧和聚乙烯吡啶咯烷酮溶于水中，后加入二氧化鈦，陶瓷和硅膠，常溫下浸漬0.5h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)0.4h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)60目篩的微球，所述微球記為A，將A置于0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡8min ，得多孔微球記為B，用去離子水將B表面清洗至中性；將硫酸鈉，硫酸鈀，氯化鈰溶于水中，后加入二氧化鋯常溫下浸漬4h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)2.5h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)100目篩的微球，所述微球記為C；將B、C和γ-Al2O3混合均勻，加入交聯(lián)劑交聯(lián)3min，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)50目篩的微球，記為D，將D進(jìn)行微波輻射4.5min，γ-Al2O3可過(guò)100目篩；高壓成型儀的參數(shù)為：電壓23kv，推進(jìn)速度為70mm/h，脈寬為3ms，頻率為100Hz；交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的混合物，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的質(zhì)量比為1:9；A的制備中所用交聯(lián)劑，C的制備中所用交聯(lián)劑和D的制備中所用交聯(lián)劑的質(zhì)量比為2:1:3。
實(shí)施例5
一種三效催化劑，包括下述原料：氯化鑭12份，氯化鈧15份，聚乙烯吡啶咯烷酮10份，二氧化鈦35份，陶瓷28份，硅膠20份，硫酸鈉3份，硫酸鈀6份，氯化鈰7份，二氧化鋯20份，γ-Al2O328份，交聯(lián)劑6份，三效催化劑的制備方法是：將氯化鑭，氯化鈧和聚乙烯吡啶咯烷酮溶于水中，后加入二氧化鈦，陶瓷和硅膠，常溫下浸漬2.5h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)1.8h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)60目篩的微球，所述微球記為A，將A置于0.1mol/L的氫氧化鈉溶液中浸泡40min ，得多孔微球記為B，用去離子水將B表面清洗至中性；將硫酸鈉，硫酸鈀，氯化鈰溶于水中，后加入二氧化鋯常溫下浸漬18h，加入交聯(lián)劑交聯(lián)2.5h，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)100目篩的微球，所述微球記為C；將B、C和γ-Al2O3混合均勻，加入交聯(lián)劑交聯(lián)23min，交聯(lián)后的物質(zhì)用高壓成型儀制備成可過(guò)50目篩的微球，記為D，將D進(jìn)行微波輻射18min，γ-Al2O3可過(guò)100目篩；高壓成型儀的參數(shù)為：電壓33kv，推進(jìn)速度為5mm/h，脈寬為3ms，頻率為110Hz；交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的混合物，二甲基丙烯酸乙二醇酯和甘油醛的質(zhì)量比為9:1；A的制備中所用交聯(lián)劑，C的制備中所用交聯(lián)劑和D的制備中所用交聯(lián)劑的質(zhì)量比為2:1:3。
對(duì)比例1
隨機(jī)抽取60輛汽車，車的發(fā)動(dòng)機(jī)均為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油為汽油，車的最高使用年齡為6年，車的最低使用年齡為1年，車的平均使用年齡為3年，將60輛車平均分成6組，記為一組，二組，三組，四組，五組，六組，確保這四組車的情況一致，一組使用實(shí)施例1所得催化劑，二組使用實(shí)施例2所得催化劑、三組使用實(shí)施例3所得催化劑，四組使用實(shí)施例4所得催化劑，五組使用實(shí)施例5所得催化劑，六組使用普通三效催化劑，汽車行駛500 Km，測(cè)得汽車尾氣CO、HC、Nox的平均排放值，如下表1：
由表1中可以看出，本發(fā)明提供的三效催化劑，其催化CO，HC，Nox轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2、H2O、及N2的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高于普通的三效催化劑，經(jīng)過(guò)本催化劑處理的尾氣符合國(guó)家對(duì)尾氣排放的要求。
對(duì)比例2
隨機(jī)抽取70輛汽車，車的發(fā)動(dòng)機(jī)均為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油為汽油，車的最高使用年齡為6年，車的最低使用年齡為1年，車的平均使用年齡為3年，將70輛車平均分成4組，記為七組，八組，九組，十組、十一組、十一組和十二組確保這七組車的情況一致，七組使用的催化劑為處理過(guò)行駛5萬(wàn)公里尾氣后的催化劑，催化劑是用實(shí)施例1所述方法制備的；八組使用的催化劑為處理過(guò)行駛5萬(wàn)公里尾氣后的催化劑，催化劑是用實(shí)施例2所述方法制備的；九組使用的催化劑為處理過(guò)行駛5萬(wàn)公里尾氣后的催化劑，催化劑是用實(shí)施例3所述方法制備的；十組使用的催化劑為未使用過(guò)的常用普通催化劑；十一組使用催化劑為處理過(guò)5萬(wàn)公里尾氣后的普通催化劑；十二組使用的催化劑為處理過(guò)行駛5萬(wàn)公里尾氣后的催化劑，催化劑是用實(shí)施例4所述方法制備的；十三組使用的催化劑為處理過(guò)行駛5萬(wàn)公里尾氣后的催化劑，催化劑是用實(shí)施例5所述方法制備的；汽車行駛500 Km后，測(cè)得五-九組汽車尾氣CO、HC、Nox的平均排放值，如下表2：
由表2可知，本申請(qǐng)所述的催化劑使用壽命長(zhǎng)，由于催化劑的活性組分是催化劑中各組分共同協(xié)同配合作用，由表2中的數(shù)據(jù)可知，催化劑在處理過(guò)行駛5萬(wàn)公里尾氣后，其處理尾氣的基本未發(fā)生任何變化，因此，可以得出，本申請(qǐng)催化劑中各組分協(xié)同作用減少了催化劑中活性組分的流失，延緩了催化劑表面的積碳現(xiàn)象。
本申請(qǐng)所述催化劑中主要活性組分來(lái)源于氯化鑭、氯化鈧、硫酸鈉、硫酸鈀和氯化鈰，主要載體為二氧化鈦、陶瓷、二氧化鋯和γ-Al2O3，實(shí)施例1中活性組分為載體質(zhì)量的24%；實(shí)施例2中活性組分為載體質(zhì)量的38%；實(shí)施例3中活性組分為載體質(zhì)量的31%；由表1和表2中各催化劑的處理尾氣的能力可知，并不是催化劑中活性組分越多越好，對(duì)于本申請(qǐng)而言，在一定范圍內(nèi)增加活性組份的比重有助于催化活性的提高，當(dāng)達(dá)到一定值后，增加活性組分的比重，催化效果會(huì)降低。