一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法 (Preparation method of high-stability automobile exhaust purification catalyst ) 是由 胡朝稳 吕颂 花瑞富 于 2019-09-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法,包括载体、涂层和催化剂,所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛,所述涂层采用纳米级γ-氧化铝,所述催化剂采用双金属ZSM-5沸石分子催化剂或单金属ZSM-5沸石分子催化剂,其制备方法包括S1制备ZSM-5改性沸石分子筛、S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂和S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂。本发明通过采用ZSM-5改性沸石分子筛在作为催化剂载体,从而使催化剂具有较高选择性和较好的热稳定性,且催化剂失活后易再生,因此对于汽车尾气净化处理具有高效性,稳定性和节约能源的效果。(The invention provides a preparation method of an automobile exhaust purification catalyst with high stability, which comprises a carrier, a coating and a catalyst, wherein the carrier is a ZSM-5 modified zeolite molecular sieve, the coating adopts nano-grade gamma-alumina, the catalyst adopts a bimetallic ZSM-5 zeolite molecular catalyst or a monometallic ZSM-5 zeolite molecular catalyst, and the preparation method comprises the steps of preparing the ZSM-5 modified zeolite molecular sieve by S1, preparing the metal ZSM-5 zeolite molecular catalyst by S2 and preparing the automobile exhaust purification catalyst with high stability by S3. The ZSM-5 modified zeolite molecular sieve is used as a catalyst carrier, so that the catalyst has high selectivity and good thermal stability, and the catalyst is easy to regenerate after being inactivated, thereby having the effects of high efficiency, stability and energy conservation for automobile exhaust purification treatment.)
技术领域
本发明涉及汽车尾气净化催化技术领域，尤其涉及一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法。
背景技术
汽车尾气是汽车使用时产生的废气，含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。尾气在直接危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。
虽然现有的汽车排气管内部增加三效催化剂对尾气进行处理，然而，现有的催化剂尾气净化技术，其净化效果显得较差其催化剂的稳定性较低，还需要在机外进行尾气的二次净化。
因此，发明一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法来解决上述问题很有必要
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用双金属ZSM-5沸石分子催化剂或单金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸铜、硝酸铁、乙酸锰、硝酸铈或硝酸钴一种或两种溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h,离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到双金属ZSM-5 沸石分子催化剂或单金属ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、双金属 ZSM-5沸石分子催化剂或单金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
优选的，所述步骤S1中的硅源和铝源的摩尔比为60。
优选的，所述步骤S1中低温老化的温度小于100度，高温晶化的温度为 400-600度。
优选的，所述载体、催化剂、涂层的质量百分比为1：0.1％～20％：10％～ 25％。
优选的，所述步骤S2中的单金属ZSM-5沸石分子催化剂为Cu-ZSM-5催化剂、 Fe-ZSM-5催化剂、Mn-ZSM-5催化剂、Ce-ZSM-5催化剂或Co-ZSM-5催化剂。
优选的，所述步骤S2中的双金属ZSM-5沸石分子催化剂为Mn-Fe/ZSM-5催化剂或Ce-Co/ZSM-5催化剂。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过采用ZSM-5改性沸石分子筛在作为催化剂载体，从而使催化剂具有较高选择性和较好的热稳定性，且催化剂失活后易再生，因此对于汽车尾气净化处理具有高效性，稳定性和节约能源的效果。
(2)本发明通过在ZSM-5改性沸石分子筛中增加单金属催化剂和双金属催化剂，有效的增加催化剂的活性和稳定性，提高催化剂对汽车尾气处理的的活性和稳定性。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用单金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸铜溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h,离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到Cu-ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、单金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
实施例二：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用单金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸铁溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h,离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到Fe-ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、单金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
实施例三：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用单金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在乙酸锰溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h,离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到Mn-ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、单金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
实施例四：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用单金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸铈溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h,离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到Ce-ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、单金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
实施例五：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用单金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸钴溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h,离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到Co-ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、单金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
实施例六：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用双金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸铁和乙酸锰溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h, 离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到双金属n-Fe/ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、双金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
实施例七：
本发明提供了一种稳定性高的汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括载体、涂层和催化剂，所述载体为ZSM-5改性沸石分子筛，所述涂层采用纳米级γ-氧化铝，所述催化剂采用双金属ZSM-5沸石分子催化剂，其制备方法包括以下步骤：
S1制备ZSM-5改性沸石分子筛：采用四丙基氢氧化铵为单一模板剂，硅铝为铝源，二氧化硅为硅源，采用低温老化、高温晶化两段变温法合成出球状多孔级ZSM-5沸石分子筛，加入去离子水、硅铝、盐酸和二氧化硅进行混合，搅拌30min，在150度烘箱中干燥，然后进行高温晶化，制备得到ZSM-5改性沸石分子筛；
S2制备金属ZSM-5沸石分子催化剂：取一定量的步骤S1中制备得到的ZSM-5 改性沸石分子筛，浸渍在硝酸铈或硝酸钴溶液中,在90度温度下电磁搅拌1h, 离心得到固体，将固体再次浸渍在金属盐溶液中，在上述条件下搅拌1h，离心得到固体，如此反复交换3次，最终得到的固体用等体积的水在超声的作用下清洗两次以除去物理吸附的离子，固体经分离后以2K/min的升温速率由室温升至723K焙烧4.5h，制备得到双金属Ce-Co/ZSM-5沸石分子催化剂；
S3制备稳定性高的汽车尾气净化催化剂：将ZSM-5改性沸石分子筛、双金属ZSM-5沸石分子催化剂和纳米级γ-氧化铝涂料和有机成型剂倒入搅拌机中混合搅拌练泥，经捏合机反复捏合，泥料陈腐，置入成型机中预挤，制备湿度均匀的催化剂泥料，将催化剂泥料放入成型机中，经模具挤出成蜂窝状胚料，经干燥、焙烧，即制备得到稳定性高的汽车尾气净化催化剂。
根据上述实施例一到七的稳定性高的汽车尾气净化催化剂，将其在不同的温度下，对其尾气净化研究如下表所示：
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。