機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料的制作方法
【專利摘要】機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料，其特征在于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代表材料中元素占該材料總質(zhì)量的百分比例。優(yōu)點(diǎn)是：MxAlyO2中的改性元素可以延遲活性氧化鋁的相變過(guò)程，具有很好的織構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并具備一定的儲(chǔ)氧量，不僅可以提高材料的抗老化性能，還可以促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行。
【專利說(shuō)明】機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明具體涉及機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)汽車的數(shù)量飛速增長(zhǎng)，截止到2012年年末我國(guó)汽車的保有量已經(jīng)達(dá)到1.2億輛，汽車的全民普及使得國(guó)民的出行變得越來(lái)越便利，但與此同時(shí)汽車尾氣對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的污染問題也越來(lái)越嚴(yán)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、晶相溫度范圍廣、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)、表面具有酸性等優(yōu)點(diǎn)，用作催化劑載體時(shí)可以增大活性組分的分散度，提高催化反應(yīng)活性。但是在實(shí)際汽車尾氣凈化過(guò)程中，三元催化劑通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)出口處，在高溫和水蒸氣同時(shí)存在的反應(yīng)環(huán)境下，活性氧化鋁容易發(fā)生燒結(jié)和相變，向熱力學(xué)上穩(wěn)定的α相和大顆?；D(zhuǎn)變，使比表面積大幅度下降，引起活性組分的分散度降低，導(dǎo)致整個(gè)催化劑失活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述之不足，而提供一種機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料。
[0005]本發(fā)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代表材料中元素占該材料總質(zhì)量的百分比例。
[0006]具體制備方法如下:
a、鹽溶液的配置
根據(jù)改性活性氧化鋁MxAlyO2中M的具體組成成分和含量，計(jì)算出M中所添加的氧化物含量所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽含量，并稱取對(duì)應(yīng)的硝酸鹽，將硝酸鹽加入到容器中并加入去離子水?dāng)嚢柚凉腆w完全溶解后，制成鹽溶液備用，溶解所需的溫度范圍為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，制成分散溶液；
C、攪拌制漿
將步驟a中配置好的鹽溶液加入到燒杯中，并將改性活性氧化鋁MxAlyO2中所需的大孔低硅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，均勻混合后，加入到同一個(gè)燒杯中，在水浴攪拌的條件下，溫度為75-85°C，然后以120-170r/min的速度開始攪拌，攪拌過(guò)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，成漿料后繼續(xù)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(shí)后停止加熱，自然冷卻到室溫，制成陳化漿料；
e、噴霧干燥
利用噴霧干燥設(shè)備將陳化漿料進(jìn)行噴霧干燥，干燥后的粉體粒度控制在15-25 μ m之間，制成干燥物料；f> MxAlyO2的制備
將干燥物料放入馬弗爐中，按照以下程序進(jìn)行焙燒:
先將爐內(nèi)溫度升溫至115-125°C，保溫0.9-1.1h ；
然后將爐內(nèi)溫度升溫至280-320°C，保溫0.9-1.1h ；
再將爐內(nèi)溫度升溫至330-370°C，保溫1.3-1.7h ；
再將爐內(nèi)溫度升溫至680-720°C，保溫1.3-1.7h ；
最后將爐內(nèi)溫度升溫至880-920°C，保溫2.8-3.2h。
[0007]然后冷卻出爐，經(jīng)過(guò)上述焙燒程序后，即得到所需的改性活性氧化鋁MxAly02。
[0008]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是=MxAlyO2中的改性元素可以延遲活性氧化鋁的相變過(guò)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(tài)，具有很好的織構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并具備一定的儲(chǔ)氧量，不僅可以提高材料的抗老化性能，還可以促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明還可以針對(duì)不同機(jī)動(dòng)車尾氣排放的特征，通過(guò)元素的選取和搭配后的協(xié)同效應(yīng)，有針對(duì)性的對(duì)尾氣排放中含量過(guò)高的污染物(C0\N0x\HC)進(jìn)行加強(qiáng)型的凈化。本發(fā)明的制備方法經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]本發(fā)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代表材料中元素占該材料總質(zhì)量的百分比例。
[0010]具體制備方法如下:
a、鹽溶液的配置
根據(jù)改性活性氧化鋁MxAlyO2中M的具體組成成分和含量，計(jì)算出M中所添加的氧化物含量所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽含量，并稱取對(duì)應(yīng)的硝酸鹽，將硝酸鹽加入到容器中并加入去離子水?dāng)嚢柚凉腆w完全溶解后，制成鹽溶液備用，溶解所需的溫度范圍為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，制成分散溶液；
C、攪拌制漿
將步驟a中配置好的鹽溶液加入到燒杯中，并將改性活性氧化鋁MxAlyO2中所需的大孔低硅擬薄水鋁石和高粘擬薄水鋁石按照重量份比例1:1，均勻混合后，加入到同一個(gè)燒杯中，在水浴攪拌的條件下，溫度為80°C，然后以150r/min的速度開始攪拌，攪拌過(guò)程中加入硝酸溶液酸化成漿料狀，PH值控制在3之間，成漿料后繼續(xù)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(shí)后停止加熱，自然冷卻到室溫，制成陳化漿料； e、噴霧干燥
利用噴霧干燥設(shè)備將陳化漿料進(jìn)行噴霧干燥，干燥后的粉體粒度控制在20 μ m之間，制成干燥物料；
f、MxAlyO2的制備
將干燥物料放入馬弗爐中，按照以下程序進(jìn)行焙燒:
先將爐內(nèi)溫度升溫至120°C，Ih ;
然后將爐內(nèi)溫度升溫至300°C，Ih ；
再將爐內(nèi)溫度升溫至450°C，1.5h ；
再將爐內(nèi)溫度升溫至600°C，1.5h ；
最后將爐內(nèi)溫度升溫至900°C，3h。
[0011]然后冷卻出爐，經(jīng)過(guò)上述焙燒程序后，即得到所需的改性活性氧化鋁MxAly02。
[0012]上述所說(shuō)的MxAlyO2改性活性氧化鋁的織構(gòu)性能采用Build SSA-4200比表面分析儀進(jìn)行測(cè)量，樣品先在350°C下真空處理I小時(shí)，以N2為吸附質(zhì)，在液氮溫度(196°C )下進(jìn)行測(cè)量，上述所說(shuō)的MxAlyO2改性活性氧化鋁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在德國(guó)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°范圍內(nèi)掃描，上述所說(shuō)的MxAlyO2改性活性氧化鋁的儲(chǔ)氧量(OSC)在自制的流動(dòng)微型反應(yīng)裝置上采用氧脈沖吸附技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。設(shè)備主要組成部分包括:外接氣瓶、氣路、六通閥、程序控溫系統(tǒng)、電爐、檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)。其中測(cè)量系統(tǒng)為帶TCD檢測(cè)器的GC9790型氣相色譜儀。稱取0.80g粒徑在30-40目之間樣品置于U型管中后放入電爐中，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速率不變恒溫還原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(wěn)定后，通過(guò)六通閥進(jìn)行O2氣流(流速為30ml/min)脈沖，檢測(cè)O2的吸收情況。
【權(quán)利要求】
1.機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料，其特征在于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代表材料中元素占該材料總質(zhì)量的百分比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車尾氣凈化用改性活性氧化鋁材料，其特征在于具體制備方法如下: a、鹽溶液的配置 根據(jù)改性活性氧化鋁MxAlyO2中M的具體組成成分和含量，計(jì)算出M中所添加的氧化物含量所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽含量，并稱取對(duì)應(yīng)的硝酸鹽，將硝酸鹽加入到容器中并加入去離子水?dāng)嚢柚凉腆w完全溶解后，制成鹽溶液備用，溶解所需的溫度范圍為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，制成分散溶液； C、攪拌制漿 將步驟a中配置好的鹽溶液加入到燒杯中，并將改性活性氧化鋁MxAlyO2中所需的大孔低硅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，均勻混合后，加入到同一個(gè)燒杯中，在水浴攪拌的條件下，溫度為75-85°C，然后以120-170r/min的速度開始攪拌，攪拌過(guò)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，成漿料后繼續(xù)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(shí)后停止加熱，自然冷卻到室溫，制成陳化漿料； e、噴霧干燥 利用噴霧干燥設(shè)備將陳化漿料進(jìn)行噴霧干燥，干燥后的粉體粒度控制在15-25 μ m之間，制成干燥物料； f、MxAlyO2的制備 將干燥物料放入馬弗爐中，按照以下程序進(jìn)行焙燒: 先將爐內(nèi)溫度升溫至115-125°C，保溫0.9-1.1h ； 然后將爐內(nèi)溫度升溫至280-320°C，保溫0.9-1.1h ； 再將爐內(nèi)溫度升溫至330-370°C，保溫1.3-1.7h ； 再將爐內(nèi)溫度升溫至680-720°C，保溫1.3-1.7h ； 最后將爐內(nèi)溫度升溫至880-920°C，保溫2.8-3.2h ； 然后冷卻出爐，經(jīng)過(guò)上述焙燒程序后，即得到所需的改性活性氧化鋁MxAly02。
【文檔編號(hào)】B01J23/83GK103920485SQ201310726294
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】童碩 申請(qǐng)人:湖北航特科技有限責(zé)任公司