用於汽車尾氣處理的陶瓷催化劑的製作方法

2023-10-29 18:18:12

本發明涉及一種用於廢氣處理的環保材料，特別是涉及一種用於汽車尾氣處理的陶瓷催化劑，屬於催化劑製備技術，適於安放在汽車、摩託車、機動船和發動機的燃料箱、進氣口、冷卻水中。

背景技術：

目前，汽車尾氣的排放已經是汙染城市空氣的主要原因之一，隨著經濟的發展和社會的進步，控制汽車尾氣排放的法規正日益完善，各種減少汽車尾氣排放的淨化技術也應運而生：

過去，有利用磁石的磁氣進行分化燃料的方法和利用粘和劑將產生放射電離波的物體卷貼到燃料輸油管上和進氣管的外側的方法，但是利用磁氣的方法常因為磁氣的緣故產生計算器、電腦等誤操作的故障。而用黏合劑、粘接膠帶的方法因為發動機內溫度高，容易產生脫落。另外，由於發動機內高溫，放射電磁波容易發生變化，很難保持在固定的範圍，黏合劑、粘接膠帶因高溫性能容易發生劣化，使用有效期短、容易脫落。

現在，催化轉化技術是減少汽車尾氣汙染的主流技術之一，國外普遍使用的催化轉化器以整體式蜂窩狀結構為主。其載體有陶瓷載體和金屬載體之分，常用的催化劑主要是PtPdRh等貴金屬和稀土元素過渡金屬。三元催化劑一般含有0.1％～0.15％的貴金屬，Pt/Rh為5∶1，還有10％～20％的EeO2等。而蜂窩狀陶瓷載體表面則遍塗Y-Al2o3塗層，其中含有1％～2％的La2O3作為其增加穩定性的物質，但其成本較高。而且由於貴金屬資源有限，價格高昂，而不利於該種催化劑的推廣應用，所以減少貴金屬地用量，用低成本組分取代部分貴金屬組分已成為汽車尾氣淨化催化劑的發展趨勢之一。

近幾年來國內也開發出許多用於汽車尾氣處理的催化劑：例如，中國發明專利申請03120993.9號給出了一種《用於汽車尾氣處理的催化劑及製備方法》，它是以堇青石載體上原位合成分子篩作為複合載體，負載金屬Cu、Cu-La或Ag活性成分製成，所述的活性組分Cu在整體式催化劑上的負載量為0.01％～2％，La或Ag在整體式催化劑上的負載量為0.01～2％。該催化劑可以利用汽車尾氣中一氧化碳和碳氫化合物，在不加任何其他物質的情況下，將汙染物質氮氧化合物進行選擇性還原，達到氮氧化合物，一氧化碳，碳氫化合物的綜合處理；中國發明專利申請02150066.5號給出了一種《汽車尾氣淨化催化劑及其製備方法》，該催化劑以堇青石蜂窩陶瓷為第一載體、以氧化鋁-富鑭混合稀土(攙雜Zr#+[4+]、Ba#+[2+]等)塗層為第二載體、以含有過渡金屬、稀土元素、鹼土金屬和微量貴金屬為活性組分塗層，其特徵是利用富鑭混合稀土研製出稀土-過渡金屬-鹼土金屬-微量貴金屬型汽車尾氣淨化催化劑，並採用了含稀土及摻雜劑的超細鋁膠粒子(0.5μ)混合物，貴金屬含量低(貴金屬含量低於萬分之八)，具有活性高，價格低，使用壽命長的優點，而且對一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)以及氮氧化物(NOX)轉化效率高；中國發明專利申請99121139.1號則給出了一種《高效節油淨化超能量生化勁石材料及其設備》，主要由數種天然礦物質材料，即由花崗巖粉末、磁鐵礦粉末、炭粉末、沸石粉末、銀粉末及其它如石灰石、石膏、煤、蒙莫利輕石等數種輔助性礦物質材料，粉碎研磨成一特定直徑的粉粒，混合後配製成糕泥狀，然後再在其專用設備下燒結製成一種表面開有數條油槽的、專用於發動機高效節油淨化的產品。它具有產生類似於高變磁場的微量活性化分子共有的振動頻率改變燃油分子結構，使燃油在流向發動機燃燒室前即處在燃燒臨界狀態的超功能，從而達到加快活塞往復運動，增大發動機馬力，清除發動機自由加速時產生的黑煙，降低排廢量，以及省油，降低噪音等功能。上述這些技術方案豐富了處理汽車尾氣的催化劑產品品種，都具有一定的清除發動機產生的黑煙，降低排廢量以及省油、降低噪音等功能，但其組成物較多、製備工藝也較複雜。為適應我國逐步向汽車生產大國發展的需要，消費者正迫切需要市場推出更多更好的處理汽車尾氣的催化劑產品。

技術實現要素：

本發明的目的在於淨化排放廢氣、減少殘留率、減少一氧化碳、二氧化碳、炭化氫NOx，Sox等有害物質，減少不完全燃燒、提高燃燒率以及減少大氣汙染，通過研究改進後給出了一種用於汽車尾氣處理的陶瓷催化劑。這種主要由多種天然礦物質材料粉碎研磨後混合，再經燒結製成的陶瓷催化劑，可以投放到普通汽車、拖拉機、大型卡車、工程車、船舶發電機、汽油、輕油、C重油、重油、重油燃油鍋爐、農業機械、坦克等的燃料箱、進氣口、冷卻水中，通過陶瓷催化劑產生的放射電離波β----線細化燃料汽油、輕油的分子，使燃料呈完全燃燒的狀態。如果在進氣口處安裝該產品，放射電離波β---線可以調整空氣的流動，增加氧氣含量，使燃料達到完全燃燒的狀態。在冷卻水中加入陶磁觸媒粉末，產生的放射電離波β----線和遠紅外線可將潤滑油和燃料細分化，使潤滑油變得細膩，並具有防止氧化，提高潤滑油持久性的作用。同時，燃料也可以通過放射電離波β-線和原紅外線的作用細化，達到完全燃燒的狀態，從而實現了本發明的目的。

本發明給出的技術解決方案是：這種用於汽車尾氣處理的陶瓷催化劑，由多種天然礦物質混合配製而成，其組分及其重量百分數含量為：

磷鈰鑭礦粉體 50～70％

電氣石粉體 30～70％

陶土 0～10％

上述組成中再加入其它天然礦物質材料，例如鐳礦石、鈦礦石、鍺礦石等，其組分及其重量百分數含量為：

磷鈰鑭礦50％，電氣石20％，鈦礦石10％，鐳礦石5％，

鍺礦石5％，陶土10％。

上述組成中的磷鈰鑭礦又名獨居石(Monaz i te)是一種天然礦物質材料，其化學式為(Ce，La，Y，Th)[PO4]，礦物成分中稀土氧化物含量可達50～68％，其物理性質：呈黃褐色、棕色、紅色，間或有綠色。半透明至透明。條痕白色或淺紅黃色。具有強玻璃光澤。硬度5.0～5.5。性脆。比重4.9～5.5。電磁性中弱。在X射線下發綠光。在陰極射線下不發光。

上述組成中的電氣石也是一種天然礦物質材料，其化學通式為NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH，F)4，晶體屬三方晶系的一族環狀結構矽酸鹽礦物的總稱。式中R代表金屬陽離子，當R為Mg2+、Fe2+或(Li++Al3+)時，分別構成鎂電氣石、黑電氣石和鋰電氣石三個端員礦物種。電氣石晶體呈近三角形的柱狀，兩端晶形不同，柱面具縱紋，常呈柱狀、針狀、放射狀和塊狀集合體。顏色多變，摩氏硬度7-7.5，比重2.98-3.20。有壓電性。

上述組成中的陶土、鐳礦石、鈦礦石、鍺礦石均屬天然礦物質材料，各自的化學組成符合國家產品質量標準，屬於現有技術，可從現有技術手冊上得到。

本發明給出的這種用於汽車尾氣處理的陶瓷催化劑的製備方法是：

1，先將各組成物的礦石分別經粗粉碎及細粉碎工序加工後待用，其粒度磨至為300～1000目；

2，將研磨後的各組成物的礦物粉體按照預定配製的比率混合攪拌均勻後，再裝入模具內翻造成型；

3，將脫模後具有一定形狀的陶瓷催化劑坯料輸送至焙燒爐內焙燒，溫度為1150～1250度，焙燒時間為0.8～1小時；

4，焙燒後的陶瓷催化劑即為成品，檢驗合格後再裝入金屬做成的容器裡內，最終將投放至汽車油箱、進氣口、冷卻水中裡。

由於放至汽車油箱、進氣口、冷卻水中裡的本陶瓷催化劑，通過產生的放射電離波β----線和遠紅外線，可以細化油箱中燃料汽油、輕油的分子，達到完全燃燒的狀態；也可以調整進氣口處空氣的流動，增加氧氣含量，使燃料達到完全燃燒的狀態；還可以將潤滑油和燃料細分化，使潤滑油變得細膩，並具有防止氧化，提高潤滑油持久性的作用。

當然，也可以只將各組成的礦石粉碎、研磨並混合攪拌均勻後，直接塗抹在布、樹脂薄膜、金屬板、輕金屬板上，厚度在0.8～1mm，加工成條形或板形的產品。放入空氣濾清器中，空氣在遠紅外線和放射電磁波β----線的作用下成為極其微小的單位。使燃燒裝置中的燃料汽油的燃燒率得到提高。空氣中的分子被超微粒子化後，燃料能充分燃燒，可提高燃燒率。

當然，還可以只將各組成的礦石粉碎、研磨並混合攪拌均勻後，直接將礦石粉末放入散熱器中，在遠紅外線和放射電磁波β----線的作用下，使潤滑油呈超微細化狀態，可防止潤滑油氧化，通過發電機區域，將燃燒裝置內的混合氣在遠紅外線和放射電磁波β----線的作用下，成超微粒子化，以便提高燃燒率。

將本發明給出的這種陶瓷催化劑投放到汽車油箱後，測得的實驗數據如下：

不同行車速度時尾氣排放濃度(普通轎車每10臺的平均數)

與現有技術相比，本發明的有益效果是：這種用於汽車尾氣處理的陶瓷催化劑的組成簡單，製備容易，使用方便，可以減少汽車尾氣中NOx排放量，減少一氧化碳、炭化氫的殘留率。可提高燃料的燃燒速度，提高燃燒率20-30％。

具體實施方式

下面結合給出的實施例對本發明的具體技術方案做進一步說明：

實施例1

首先將磷鈰鑭礦和電氣石的礦石分別經粗粉碎及細粉碎工序加工至粒度為300～1000目，再將研磨後的各組成物的礦物粉體按照磷鈰鑭礦60％、電氣石40％的比率(重量％)混合攪拌均勻，在混合時適當的加入水，使之攪拌均勻，再裝入模具內翻造成具有一定形狀的陶瓷催化劑坯料，然後將脫模後的陶瓷催化劑坯料輸送至焙燒爐內焙燒，溫度為1150～1250度，焙燒時間為0.8～1小時，焙燒後的陶瓷催化劑即為成品，檢驗合格後再裝入金屬做成的容器裡內出售，將其投放至汽車油箱、進氣口、冷卻水中，可取得減少汽車尾氣中NOx排放量，減少一氧化碳、炭化氫的殘留率，提高燃料的燃燒速度，提高燃燒率20-30％的效果。

實施例2

首先將磷鈰鑭礦和電氣石的礦石分別經粗粉碎及細粉碎工序加工至粒度為300～1000目，陶土也相應加工至300～1000目，再將研磨後的各組成物的礦物粉體按照磷鈰鑭礦30％、電氣石60％、陶土10％的比率(重量％)混合攪拌均勻，在混合時適當的加入水，使之攪拌均勻，再裝入模具內翻造成具有一定形狀的陶瓷催化劑坯料，然後將脫模後的陶瓷催化劑坯料輸送至焙燒爐內焙燒，溫度為1150～1250度，焙燒時間為0.8～1小時，焙燒後的陶瓷催化劑即為成品，檢驗合格後再裝入金屬做成的容器裡內出售，將其投放至汽車油箱、進氣口、冷卻水中，可取得減少汽車尾氣中NOx排放量，減少一氧化碳、炭化氫的殘留率，提高燃料的燃燒速度，提高燃燒率20-30％的效果。

實施例3

首先將磷鈰鑭礦和電氣石的礦石分別經粗粉碎及細粉碎工序加工至粒度為300～1000目，陶土也相應加工至300～1000目，再將研磨後的各組成物的礦物粉體按照磷鈰鑭礦60％、電氣石30％、陶土10％的比率(重量％)混合攪拌均勻，在混合時適當的加入水，使之攪拌均勻，再裝入模具內翻造成具有一定形狀的陶瓷催化劑坯料，然後將脫模後的陶瓷催化劑坯料輸送至焙燒爐內焙燒，溫度為1150～1250度，焙燒時間為0.8～1小時，焙燒後的陶瓷催化劑即為成品，檢驗合格後再裝入金屬做成的容器裡內出售，將其投放至汽車油箱、進氣口、冷卻水中，可取得減少汽車尾氣中NOx排放量，減少一氧化碳、炭化氫的殘留率，提高燃料的燃燒速度，提高燃燒率20-30％的效果。

本發明及所給出的實施例中所採用的磷鈰鑭礦石也可用其它的天然稀土礦物或含有稀土元素的礦物代替，在組成本發明的各天然礦物質中，稀土元素、鹼土金屬及鐳、鈦、鍺q元素的含量越高越好。