金屬催化器活性涂層的制備方法、用該方法制備的涂層及金屬催化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬催化器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、簡(jiǎn) 化生產(chǎn)工藝的金屬催化器活性涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬催化器是指以金屬材料載體為基體，通過(guò)涂覆貴金屬與汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中 的尾氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，改善環(huán)境的一種產(chǎn)品，常用于汽車(chē)、發(fā)電機(jī)、水栗等設(shè)備是 尾氣處理。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益加嚴(yán)，控制尾氣排放污染物已引起了各國(guó)的高度重視，特別 是歐美國(guó)家，制定了嚴(yán)格的排放法規(guī)。近兩年動(dòng)力產(chǎn)品的優(yōu)化完善，對(duì)催化器的壽命提出了 很高的要求，特別是汽車(chē)產(chǎn)品，要求整車(chē)催化器產(chǎn)品耐久里程達(dá)到16萬(wàn)公里，各公司研究 人員進(jìn)行了大量的技術(shù)開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。
[0003]目前催化器的涂覆工藝一般是氧化鋁粉和貴金屬分步涂覆，這種涂覆的特點(diǎn)是初 始轉(zhuǎn)化效率高，耐久時(shí)間短，而且這種涂覆工藝，生產(chǎn)時(shí)浪費(fèi)時(shí)間和財(cái)力，不利于企業(yè)的市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種利于延長(zhǎng)催化器的使用 壽命，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝的金屬催化器活性涂層的制備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：
[0006] 金屬催化器活性涂層的制備方法，包括如下步驟：
[0007] (1)涂料改性：按重量份計(jì)將0· 5~2份貴金屬、15~25份氧化鋁粉和15~25 份稀土元素混合均勾后，充分研磨至顆粒粒徑至10μm范圍內(nèi)，使貴金屬附著在氧化錯(cuò)粉 和稀土元素形成的微孔內(nèi)部進(jìn)行物理改性，制得改性涂料；
[0008] (2)漿料制備：將制得的改性涂料配制成漿料，并用冰乙酸或乙醇胺調(diào)節(jié)漿料的 PH值至3. 5~4. 5范圍內(nèi)，漿料的固含量控制在30~40% ;
[0009] (3)涂層完成：將制得的漿料分散后，均勻涂覆于金屬載體表面，并經(jīng)烘干、焙燒 后完成涂層制備。
[0010] 其中，貴金屬主要指金、銀和鉑族金屬（釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑）等8種金屬元素。
[0011] 作為優(yōu)選，步驟（3)中，在金屬載體涂覆之前，先將金屬載體用金屬脫脂劑超聲清 洗10~15min，隨后將金屬載體于550°C下熱處理2h。
[0012] 作為優(yōu)選，步驟（3)中，烘干條件為150°C下烘干30min。
[0013] 作為優(yōu)選，步驟（3)中，焙燒溫度為600°C。
[0014] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述方法制備的金屬催化器活性涂層，該活 性涂層制備生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，具有良好的高比表面積保持性能和儲(chǔ)氧性能，利于提高C0/HC/ NOx的催化轉(zhuǎn)化效率。
[0015] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種金屬催化器，該金屬催化器包括金屬載體，所述 金屬載體表面涂覆有以上所述的金屬催化器活性涂層，該金屬催化器起燃溫度性能優(yōu)良， 生產(chǎn)成本低，使用壽命長(zhǎng)。
[0016] 本發(fā)明具有至少以下有益效果：通過(guò)將貴金屬、氧化鋁粉和稀土元素混合研磨改 性，利用稀土材料和氧化鋁粉的高比表面積性能，使貴金屬附著在氧化鋁粉和稀土元素形 成的微孔內(nèi)部，從而使得涂層具有良好的高比表面積保持性能和儲(chǔ)氧性能，有效改善了催 化劑活性成分的分布狀態(tài)，避免了貴金屬在涂層表面容易快速劣化的現(xiàn)象，延長(zhǎng)了催化器 壽命，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋?zhuān)⒉幌薅ū景l(fā)明的范圍。其 中：
[0018] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中金屬催化器涂層的工藝原理圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中金屬催化器活性涂層的工藝原理圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中金屬催化器的生產(chǎn)工藝流程圖；
[0021]圖4是按傳統(tǒng)老工藝生產(chǎn)的金屬催化器樣品起燃溫度特性曲線圖；
[0022] 圖5是按本發(fā)明新工藝生產(chǎn)的金屬催化器樣品起燃溫度特性曲線圖；
[0023] 圖6是按傳統(tǒng)老工藝生產(chǎn)的金屬催化器樣品空燃比特性曲線圖；
[0024] 圖7是按本發(fā)明新工藝生產(chǎn)的金屬催化器樣品空燃比特性曲線圖。
[0025] 圖中：1_漿料；2-貴金屬；3-金屬載體。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在下面的詳細(xì)描述中，只通過(guò)說(shuō)明的 方式描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例。附圖和描述在本質(zhì)上是說(shuō)明性的，而不是用于限 制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0027] 請(qǐng)參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)中金屬催化器的涂覆工藝一般是將氧化鋁粉等配成的漿料 1和貴金屬2分步涂覆在金屬載體3上，其初始轉(zhuǎn)化效率高，耐久時(shí)間短，涂覆工藝繁瑣；
[0028] 請(qǐng)參考圖2和圖3,本發(fā)明中金屬催化器活性涂層的制備方法，包括如下步驟：
[0029] (1)涂料改性：按重量份計(jì)將0. 5~2份貴金屬、15~25份氧化鋁粉和15~25份 稀土元素混合均勻后，使用球磨機(jī)進(jìn)行多次研磨，利用激光粒度分析儀監(jiān)控其粒徑，使其粒 徑在10ym范圍內(nèi)，使貴金屬附著在氧化鋁粉和稀土元素形成的微孔內(nèi)部進(jìn)行物理改性， 制得改性涂料；
[0030] (2)漿料制備：將步驟（1)制得的改性涂料用去離子水配制成漿料，并用冰乙酸或 乙醇胺調(diào)節(jié)漿料的PH值至3. 5~4. 5范圍內(nèi)，最終將漿料的固含量控制在30~40%，最好 控制在35 %左右；
[0031] (3)涂層完成：先將金屬載體用金屬脫脂劑超聲清洗10~15min，隨后將金屬載 體置于高溫爐中在550°C下熱處理2h，可在研磨漿料時(shí)進(jìn)行熱處理，將步驟（2)制得的漿 料（含貴金屬和氧化鋁粉等）進(jìn)行分散后，根據(jù)金屬載體目數(shù)和孔隙率等參數(shù)控制漿料 的涂覆量，均勻涂覆于金屬載體表面，涂覆完成后，將其置于烘干生產(chǎn)線上在150Γ下烘干 30min，隨后進(jìn)行600°C高溫焙燒完成涂層制備，并制得金屬催化器產(chǎn)品。
[0032] 通過(guò)上述工藝方法制造的金屬催化器產(chǎn)品，進(jìn)行老工藝與新工藝性能對(duì)比：QC 752-2006摩托車(chē)和輕便摩托車(chē)催化轉(zhuǎn)化器按通用技術(shù)條件要求進(jìn)行測(cè)試，參考圖4和圖5， 具體測(cè)試起燃溫度性能如表1、表2所示。
[0033] 表1.按老工藝生產(chǎn)的金屬催化器樣品起燃溫度性能
[0034]
[0035] 表2.按新工藝生產(chǎn)的金屬催化器樣品起燃溫度性能
[0036]
[0037] 參考圖6和圖7,經(jīng)過(guò)950°C的高溫老化，分別按老工藝和新工藝生產(chǎn)的金屬催化 器在C0和HC相對(duì)比各空燃比下的轉(zhuǎn)化效率如表3、表4所示。
[0038] 表3.按老工藝生產(chǎn)的金屬催化器高溫老化后轉(zhuǎn)化效率
[0039]
[0040] 表4.按新工藝生產(chǎn)的金屬催化器高溫老化后轉(zhuǎn)化效率 [0041 ]
[0042] 從表1至表4可以看出，采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的金屬催化器產(chǎn)品的起燃溫度在C0/ HC/NOx方面的性能比老工藝提高40°C左右；經(jīng)過(guò)950°C的高溫老化，新工藝在C0和HC相 對(duì)比各空燃比下的轉(zhuǎn)化效率要高于老工藝10%左右。綜上所述，新的混磨改性工藝充分發(fā) 揮了催化器的儲(chǔ)氧性能，提高了催化轉(zhuǎn)化效率，降低了成本，同時(shí)也可以延長(zhǎng)催化轉(zhuǎn)化器的 使用壽命。
[0043] 以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均 應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 金屬催化器活性涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 涂料改性：按重量份計(jì)將0. 5~2份貴金屬、15~25份氧化鋁粉和15~25份稀 土元素混合均勻后，充分研磨至顆粒粒徑為10μm范圍內(nèi)，使貴金屬附著在氧化鋁粉和稀 土元素形成的微孔內(nèi)部進(jìn)行物理改性，制得改性涂料； (2) 漿料制備：將制得的改性涂料配制成漿料，并用冰乙酸或乙醇胺調(diào)節(jié)漿料的PH值 至3. 5~4. 5范圍內(nèi)，漿料的固含量控制在30~40% ; (3) 涂層完成：將制得的漿料分散后，均勻涂覆于金屬載體表面，并經(jīng)烘干、焙燒后完 成涂層制備。2. 如權(quán)利要求1所述的金屬催化器活性涂層的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，在 金屬載體涂覆之前，先將金屬載體用金屬脫脂劑超聲清洗10~15min，隨后將金屬載體于 550°C下熱處理2h。3. 如權(quán)利要求2所述的金屬催化器活性涂層的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，烘 干條件為150°C下烘干30min。4. 如權(quán)利要求2所述的金屬催化器活性涂層的制備方法，其特征在于：步驟（3)中，焙 燒溫度為600 °C。5. 金屬催化器活性涂層，其特征在于：所述金屬催化器活性涂層采用如權(quán)利要求1所 述的方法制備而成。6. 金屬催化器，包括金屬載體，所述金屬載體表面涂覆有涂層，其特征在于：所述涂層 為權(quán)利要求5所述的金屬催化器活性涂層。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及金屬催化器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬催化器活性涂層的制備方法、用該方法制備的涂層及金屬催化器。所述制備方法，包括如下步驟：(1)涂料改性：按配比將貴金屬、氧化鋁粉和稀土元素混合均勻后，充分研磨至顆粒粒徑至10μm范圍內(nèi)，使貴金屬附著在氧化鋁粉和稀土元素形成的微孔內(nèi)部進(jìn)行物理改性；(2)漿料制備：將改性涂料配制成漿料，并調(diào)節(jié)漿料的PH值至3.5～4.5范圍內(nèi)，漿料的固含量控制在30～40％；(3)涂層完成：將漿料進(jìn)行分散后，均勻涂覆于金屬載體表面，并經(jīng)烘干、焙燒后完成涂層制備。本發(fā)明避免了貴金屬在涂層表面容易快速劣化的問(wèn)題，延長(zhǎng)了催化器壽命，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，提高了催化轉(zhuǎn)化效果。
【IPC分類(lèi)】B01D53/56, B01D53/94, B01J37/02, B01D53/72, B01J23/63, B01D53/62
【公開(kāi)號(hào)】CN105344352
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510846280
【發(fā)明人】李紀(jì)委, 劉濤
【申請(qǐng)人】南京德普瑞克催化器有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日