機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料的製作方法

2023-05-09 16:05:16

機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料的製作方法
【專利摘要】機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料，其特徵在於改性活性氧化鋁材料的通式為MxAlyO2，其中M為Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M為Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意兩種元素或兩種以上元素任意混合；0.1<x<0.3，0.7<y<0.9，且x+y=1，其中x、y代表材料中元素佔該材料總質量的百分比例。優點是：MxAlyO2中的改性元素可以延遲活性氧化鋁的相變過程，具有很好的織構穩定性和結構穩定性，並具備一定的儲氧量，不僅可以提高材料的抗老化性能，還可以促進催化反應的進行。
【專利說明】機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料
【技術領域】
[0001 ] 本發明具體涉及機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料。
【背景技術】
[0002]目前，隨著國民經濟的飛速發展，我國汽車的數量飛速增長，截止到2012年年末我國汽車的保有量已經達到1.2億輛，汽車的全民普及使得國民的出行變得越來越便利，但與此同時汽車尾氣對環境所產生的汙染問題也越來越嚴重。三元催化劑是控制汽車尾氣中CO、HC和NOx的有效手段，而活性氧化鋁又是三元催化器中的核心材料。
[0003]活性氧化鋁具有比表面積高、晶相溫度範圍廣、孔結構可調節、表面具有酸性等優點，用作催化劑載體時可以增大活性組分的分散度，提高催化反應活性。但是在實際汽車尾氣淨化過程中，三元催化劑通常安裝在發動機出口處，在高溫和水蒸氣同時存在的反應環境下，活性氧化鋁容易發生燒結和相變，向熱力學上穩定的α相和大顆粒化轉變，使比表面積大幅度下降，引起活性組分的分散度降低，導致整個催化劑失活。

【發明內容】

[0004]本發明的目的就是針對上述之不足，而提供一種機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料。
[0005]本發明改性活性氧化鋁材料的通式為MxAlyO2，其中M為Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M為Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意兩種元素或兩種以上元素任意混合；
0.l〈x〈0.3,0.7〈y〈0.9,且x+y=l,其中x、y代表材料中元素佔該材料總質量的百分比例。
[0006]具體製備方法如下:
a、鹽溶液的配置
根據改性活性氧化鋁MxAlyO2中M的具體組成成分和含量，計算出M中所添加的氧化物含量所對應的硝酸鹽含量，並稱取對應的硝酸鹽，將硝酸鹽加入到容器中並加入去離子水攪拌至固體完全溶解後，製成鹽溶液備用，溶解所需的溫度範圍為0-80°C ；
b、分散溶液的配置
按照聚乙二醇與去離子水2:4-6的比例將聚乙二醇均勻的溶解在去離子水中，製成分散溶液；
C、攪拌製漿
將步驟a中配置好的鹽溶液加入到燒杯中，並將改性活性氧化鋁MxAlyO2中所需的大孔低矽擬薄水鋁石和高粘擬薄水鋁石按照重量份比例1:0.8-1.2，均勻混合後，加入到同一個燒杯中，在水浴攪拌的條件下，溫度為75-85°C，然後以120-170r/min的速度開始攪拌，攪拌過程中加入硝酸溶液酸化成漿料狀，pH值控制在2.5-3.5之間，成漿料後繼續攪拌25-35min ；
d、陳化
將分散溶液加入漿料中，將水浴溫度升高至92-97°C，保持120-170r/min的攪拌速度，保溫6-12小時後停止加熱，自然冷卻到室溫，製成陳化漿料；
e、噴霧乾燥
利用噴霧乾燥設備將陳化漿料進行噴霧乾燥，乾燥後的粉體粒度控制在15-25 μ m之間，製成乾燥物料；f> MxAlyO2的製備
將乾燥物料放入馬弗爐中，按照以下程序進行焙燒:
先將爐內溫度升溫至115-125°C，保溫0.9-1.1h ；
然後將爐內溫度升溫至280-320°C，保溫0.9-1.1h ；
再將爐內溫度升溫至330-370°C，保溫1.3-1.7h ；
再將爐內溫度升溫至680-720°C，保溫1.3-1.7h ；
最後將爐內溫度升溫至880-920°C，保溫2.8-3.2h。
[0007]然後冷卻出爐，經過上述焙燒程序後，即得到所需的改性活性氧化鋁MxAly02。
[0008]本發明優點是=MxAlyO2中的改性元素可以延遲活性氧化鋁的相變過程，使活性氧化鋁在1000°c以上的條件下，依然可以保持Y-Al2O3的活性狀態，具有很好的織構穩定性和結構穩定性，並具備一定的儲氧量，不僅可以提高材料的抗老化性能，還可以促進催化反應的進行。本發明還可以針對不同機動車尾氣排放的特徵，通過元素的選取和搭配後的協同效應，有針對性的對尾氣排放中含量過高的汙染物(C0\N0x\HC)進行加強型的淨化。本發明的製備方法經濟環保，適合於工業化生產。
【具體實施方式】
[0009]本發明改性活性氧化鋁材料的通式為MxAlyO2，其中M為Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M為Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意兩種元素或兩種以上元素任意混合；
0.l〈x〈0.3,0.7〈y〈0.9,且x+y=l,其中x、y代表材料中元素佔該材料總質量的百分比例。
[0010]具體製備方法如下:
a、鹽溶液的配置
根據改性活性氧化鋁MxAlyO2中M的具體組成成分和含量，計算出M中所添加的氧化物含量所對應的硝酸鹽含量，並稱取對應的硝酸鹽，將硝酸鹽加入到容器中並加入去離子水攪拌至固體完全溶解後，製成鹽溶液備用，溶解所需的溫度範圍為50°C ；
b、分散溶液的配置
按照聚乙二醇與去離子水2:5的比例將聚乙二醇均勻的溶解在去離子水中，製成分散溶液；
C、攪拌製漿
將步驟a中配置好的鹽溶液加入到燒杯中，並將改性活性氧化鋁MxAlyO2中所需的大孔低矽擬薄水鋁石和高粘擬薄水鋁石按照重量份比例1:1，均勻混合後，加入到同一個燒杯中，在水浴攪拌的條件下，溫度為80°C，然後以150r/min的速度開始攪拌，攪拌過程中加入硝酸溶液酸化成漿料狀，PH值控制在3之間，成漿料後繼續攪拌30min ；
d、陳化
將分散溶液加入漿料中，將水浴溫度升高至95°C，保持150r/min的攪拌速度，保溫8小時後停止加熱，自然冷卻到室溫，製成陳化漿料； e、噴霧乾燥
利用噴霧乾燥設備將陳化漿料進行噴霧乾燥，乾燥後的粉體粒度控制在20 μ m之間，製成乾燥物料；
f、MxAlyO2的製備
將乾燥物料放入馬弗爐中，按照以下程序進行焙燒:
先將爐內溫度升溫至120°C，Ih ;
然後將爐內溫度升溫至300°C，Ih ；
再將爐內溫度升溫至450°C，1.5h ；
再將爐內溫度升溫至600°C，1.5h ；
最後將爐內溫度升溫至900°C，3h。
[0011]然後冷卻出爐，經過上述焙燒程序後，即得到所需的改性活性氧化鋁MxAly02。
[0012]上述所說的MxAlyO2改性活性氧化鋁的織構性能採用Build SSA-4200比表面分析儀進行測量，樣品先在350°C下真空處理I小時，以N2為吸附質，在液氮溫度(196°C )下進行測量，上述所說的MxAlyO2改性活性氧化鋁的結構穩定性在德國Bruker公司D8 ADVANCE型XRD分析儀上分析。Cu靶的Ka射線為輻射源，40kV掃描電壓，40mA掃描電流，在2 Θ =10° 一80°範圍內掃描，上述所說的MxAlyO2改性活性氧化鋁的儲氧量(OSC)在自製的流動微型反應裝置上採用氧脈衝吸附技術進行測定。設備主要組成部分包括:外接氣瓶、氣路、六通閥、程序控溫系統、電爐、檢測系統、數據採集記錄系統。其中測量系統為帶TCD檢測器的GC9790型氣相色譜儀。稱取0.80g粒徑在30-40目之間樣品置於U型管中後放入電爐中，接通氣路，在高純氏氣氛(流速為30ml/min)中程序升溫，由室溫升至550°C，保持H2速率不變恆溫還原45min，換用高純N2氣氛(流速為30ml/min)吹掃樣品冷卻至200°C。連接GC，待基線穩定後，通過六通閥進行O2氣流(流速為30ml/min)脈衝，檢測O2的吸收情況。
【權利要求】
1.機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料，其特徵在於改性活性氧化鋁材料的通式為MxAlyO2，其中M為Ce、Zr、La、Ba、Y或/和Co元素，或M為Ce、Zr、La、Ba、Y和Co元素中任意兩種元素或兩種以上元素任意混合；0.l〈x〈0.3,0.7〈y〈0.9,且x+y=l,其中x、y代表材料中元素佔該材料總質量的百分比例。
2.根據權利要求1所述的機動車尾氣淨化用改性活性氧化鋁材料，其特徵在於具體製備方法如下: a、鹽溶液的配置 根據改性活性氧化鋁MxAlyO2中M的具體組成成分和含量，計算出M中所添加的氧化物含量所對應的硝酸鹽含量，並稱取對應的硝酸鹽，將硝酸鹽加入到容器中並加入去離子水攪拌至固體完全溶解後，製成鹽溶液備用，溶解所需的溫度範圍為0-80°C ； b、分散溶液的配置 按照聚乙二醇與去離子水2:4-6的比例將聚乙二醇均勻的溶解在去離子水中，製成分散溶液； C、攪拌製漿 將步驟a中配置好的鹽溶液加入到燒杯中，並將改性活性氧化鋁MxAlyO2中所需的大孔低矽擬薄水鋁石和高粘擬薄水鋁石按照重量份比例1:0.8-1.2，均勻混合後，加入到同一個燒杯中，在水浴攪拌的條件下，溫度為75-85°C，然後以120-170r/min的速度開始攪拌，攪拌過程中加入硝酸溶液酸化成漿料狀，pH值控制在2.5-3.5之間，成漿料後繼續攪拌25-35min ； d、陳化 將分散溶液加入漿料中，將水浴溫度升高至92-97°C，保持120-170r/min的攪拌速度，保溫6-12小時後停止加熱，自然冷卻到室溫，製成陳化漿料； e、噴霧乾燥 利用噴霧乾燥設備將陳化漿料進行噴霧乾燥，乾燥後的粉體粒度控制在15-25 μ m之間，製成乾燥物料； f、MxAlyO2的製備 將乾燥物料放入馬弗爐中，按照以下程序進行焙燒: 先將爐內溫度升溫至115-125°C，保溫0.9-1.1h ； 然後將爐內溫度升溫至280-320°C，保溫0.9-1.1h ； 再將爐內溫度升溫至330-370°C，保溫1.3-1.7h ； 再將爐內溫度升溫至680-720°C，保溫1.3-1.7h ； 最後將爐內溫度升溫至880-920°C，保溫2.8-3.2h ； 然後冷卻出爐，經過上述焙燒程序後，即得到所需的改性活性氧化鋁MxAly02。
【文檔編號】B01J23/83GK103920485SQ201310726294
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】童碩 申請人:湖北航特科技有限責任公司