一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法，以蜂窝状载体为基体，在基体的表面通过液相原位生长的方式负载催化活性层，催化剂的催化活性层是以液相原位生长方法负载到基体上的。本发明专利技术所述的一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法，在沸石材料中添加双金属或多金属元素，改变电子态密度配体效应，影响介质在催化剂表面的吸附性能，采用在基底表面直接液相原位生长催化活性层的方式，省去了传统繁琐复杂的制浆工艺和涂覆工艺，成本显著降低，工业化应用前景十分广阔。工业化应用前景十分广阔。工业化应用前景十分广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术创造属于汽车排放和化学分析交叉分析领域，尤其是涉及一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前整体式废气净化催化剂主要通过将催化剂活性涂层制成浆料，并涂覆在基底载体表面的方式。浆料涂覆法中浆料的性质对涂覆效果有很大影响，浆料涂覆所需浆料包括涂层材料、添加剂等，制备过程繁琐、复杂。且制得的催化剂在载体上的牢固度低，容易脱落且负载不均匀，应用于高温气体高空速冲击条件下易发生活性组分流失，造成催化剂性能的失活。因此，寻求一种“一步法”制得免涂覆的整体式催化剂在工业上具有很好的发展前景。
[0003]此外，自中国科学院大连化学物理研究所包信和院士提出了“纳米限域催化”的新概念，金属纳米颗粒被封装在分子筛中已经发展成为一种限制纳米团簇生长、降低烧结和激发形状选择性的有效方法，大量的分子筛限域金属氧化物催化剂被研究用于各种化学反应中。例如专利CN113600227A中提供了一种分子筛限域金属氧化物的催化剂的制备方法，并将其应用于戊二胺的合成中，结果表明催化性能良好。专利CN111977667A中公布了一种高杂原子含量等级孔MFI型分子筛的制备方法，并将其用于三异丙基催化裂解中，性能优异。但是，目前的研究大多集中于分子筛限域单金属原子，对于双金属或多金属的研究甚少。且催化剂主要应用于化学领域的催化加氢和催化合成中，在废气净化催化领域应用甚少。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法，以解决催化剂制备过程繁琐、复杂、催化剂容易失活的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术的目的是提供一种免涂覆整体式废气净化催化剂及其制备方法。采用“一步液相原位合成法”制备出具有良好废气催化性能的分子筛限域单/多金属氧化物整体式催化剂。
[0006]本专利技术将金属负载在由沸石纳米晶堆积形成的孔道内，金属尺寸小，分布均匀。一方面保留了完整的微孔沸石纳米晶，另一方面负载后催化剂中仍保留丰富的孔道，有利于催化剂在应用过程中物质的传输与扩散；而且通过添加多种金属元素，改变电子态密度配体效应，影响介质在催化剂表面的吸附性能，产生独特的催化效果。同时，和传统的将分子筛催化剂通过涂覆的方式附着于基底表面不同，本专利技术采用在基底表面直接原位生长分子筛催化剂，省去了传统繁琐复杂的制浆工艺和涂覆工艺，成本显著降低，工业化应用前景十分广阔。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
一种免涂覆整体式废气净化催化剂，以蜂窝状载体为基体，在基体的表面通过液相原位生长的方式负载催化活性层，所述的催化活性层包括负载了金属元素的沸石类材料，催化剂的催化活性层是以液相原位生长方法负载到基体上的。
[0008]优选地，基体包括堇青石、碳化硅、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、莫来石、金属等材质的蜂窝结构载体。
[0009]优选地，催化活性层所包含的沸石类材料包括骨架类型为AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、DDR、EAB、EEI、ERI、IFY、IRN、KFI、LEV、LTA、LTN、MER、MWF、NPT、PAU、RHO、RTE、RTH、SAS、SAT、SAV、SFW、TSC、UFI中的一种或两种及以上；或上述分子筛共生物的小孔分子筛。
[0010]优选地，催化活性层所包含的沸石类材料包括骨架类型为AEL、AFO、AHT、BOF、BOZ、CGF、CGS、CHI、DAC、EUO、FER、HEU、IMF、ITH、ITR、JRY、JSR、JST、LAU、LOV、MEL、MFI、MFS、MRE、MTT、MVY、MWW、NAB、NAT、NES、OBW、PAR、PCR、PON、PUN、RRO、RSN、SFF、SFG、STF、STI、STT、STW、SVR、SZR、TER、TON、TUN、UOS、VSV、WEI、WEN中的一种或两种及以上；或上述分子筛共生物的中孔分子筛。
[0011]优选地，催化活性层所包含的沸石类材料包括骨架类型为AFI、AFR、AFS、AFY、ASV、ATO、ATS、BEA、BEC、BOG、BPH、BSV、CAN、CON、CZP、DFO、EMT、EON、EZT、FAU、GME、GON、IFR、ISV、ITG、IWR、IWS、IWV、IWW、JSR、LTF、LTL、MAZ、MEI、MOR、MOZ、MSE、MTW、NPO、OFF、OKO、OSI、RON、RWY、SAF、SAO、SBE、SBS、SBT、SEW、SFE、SFO、SFS、SFV、SOF、SOS、STO、SSF、SSY、USI、UWY、VET中的一种或两种及以上；或上述分子筛共生物的大孔分子筛。
[0012]优选地，催化活性层所包含的金属元素包括钾（K）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、锶（Sr）、钡（Ba）、铌（Nb）、锆（Zr）、钇（Y）、钼（Mo）、钨（W）、铪（Hf）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、锡（Sn）、镉（Cd）、钯（Pd）、铂（Pt）、铑（Rh）、金（Au）、银（Ag）、铱（Ir）、钌（Ru）中的一种或者多种。
[0013]进一步地，所述的一种免涂覆整体式废气净化催化剂制备方法，包括如下步骤：S1、配置含有一种或多种活性金属元素的金属盐
‑
有机碱络合物溶液A；S2、配置含有硅源、铝源、钛源、磷源的一种或多种及模板剂的分子筛胶态前体B；S3、将A溶液与分子筛胶态前体B混合并充分搅拌得到液相原位生长体系C；S4、将蜂窝状基体浸没在液相原位生长体系C中并进行陈化，陈化温度为10
‑
130℃，陈化时间为0.5
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24小时；S5、将陈化后的液相原位生长体系C连同蜂窝状基体转移到密闭容器当中进行液相原位生长，液相原位生长的温度为100
‑
200℃，时间为1
‑
168小时；S6、将上述进行过液相原位生长催化活性层的蜂窝基体从容器中取出后洗涤至中性，干燥后，进行高温煅烧，得到一种免涂覆整体式废气净化催化剂。
[0014]优选地，所述的金属元素对应的金属盐为硝酸盐、乙酸盐、氯化盐、含氧氯酸盐、磷酸盐、异丙醇盐、柠檬酸盐中的一种或多种。
[0015]优选地，步骤S1所述的金属盐
‑
有机碱络合物中的有机碱包括乙二胺、氨水、三乙胺、四乙烯五胺中的一种或多种。
[0016]优选地，步骤S2所述的硅源包括硅溶胶、水玻璃、白炭黑、正硅酸乙酯或硅酸钠中的一种或多种。
[0017]优选地，步骤S2所述的铝源包括异丙醇铝、偏铝酸钠、拟薄水铝石、硫酸铝、硝酸
铝、氯化铝、铝粉中的一种或多种。
[0018]优选地，步骤S2所述的钛源包括四氯化钛、钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯中的一种或多种。
[0019]优选地，步骤S2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免涂覆整体式废气净化催化剂，其特征在于，以蜂窝状载体为基体，在基体的表面通过液相原位生长的方式负载催化活性层。2.根据权利要求1所述的一种免涂覆整体式废气净化催化剂，其特征在于，所述的催化活性层包括负载了金属元素的沸石类材料；所述基体载体包括堇青石、碳化硅、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、莫来石、金属材质的蜂窝结构载体。3.根据权利要求2所述的一种免涂覆整体式废气净化催化剂，其特征在于，催化活性层所包含的沸石类材料包括骨架类型为AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、DDR、EAB、EEI、ERI、IFY、IRN、KFI、LEV、LTA、LTN、MER、MWF、NPT、PAU、RHO、RTE、RTH、SAS、SAT、SAV、SFW、TSC、UFI中的一种或两种及以上的混合物；或骨架类型为AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、DDR、EAB、EEI、ERI、IFY、IRN、KFI、LEV、LTA、LTN、MER、MWF、NPT、PAU、RHO、RTE、RTH、SAS、SAT、SAV、SFW、TSC、UFI中的两种及以上共生物的小孔分子筛；或骨架类型为AEL、AFO、AHT、BOF、BOZ、CGF、CGS、CHI、DAC、EUO、FER、HEU、IMF、ITH、ITR、JRY、JSR、JST、LAU、LOV、MEL、MFI、MFS、MRE、MTT、MVY、MWW、NAB、NAT、NES、OBW、PAR、PCR、PON、PUN、RRO、RSN、SFF、SFG、STF、STI、STT、STW、SVR、SZR、TER、TON、TUN、UOS、VSV、WEI、WEN中的一种或两种及以上的混合物；或骨架类型为AEL、AFO、AHT、BOF、BOZ、CGF、CGS、CHI、DAC、EUO、FER、HEU、IMF、ITH、ITR、JRY、JSR、JST、LAU、LOV、MEL、MFI、MFS、MRE、MTT、MVY、MWW、NAB、NAT、NES、OBW、PAR、PCR、PON、PUN、RRO、RSN、SFF、SFG、STF、STI、STT、STW、SVR、SZR、TER、TON、TUN、UOS、VSV、WEI、WEN中的两种及以上共生物的中孔分子筛；或骨架类型为AFI、AFR、AFS、AFY、ASV、ATO、ATS、BEA、BEC、BOG、BPH、BSV、CAN、CON、CZP、DFO、EMT、EON、EZT、FAU、GME、GON、IFR、ISV、ITG、IWR、IWS、IWV、IWW、JSR、LTF、LTL、MAZ、MEI、MOR、MOZ、MSE、MTW、NPO、OFF、OKO、OSI、RON、RWY、SAF、SAO、SBE、SBS、SBT、SEW、SFE、SFO、SFS、SFV、SOF、SOS、STO、SSF、SSY、USI、UWY、VET中的一种或两种及以上的混合物；或骨架类型为AFI、AFR、AFS、AFY、ASV、ATO、ATS、BEA、BEC、BOG、BPH、BSV、CAN、CON、CZP、DFO、EMT、EON、EZT、FAU、GME、GON、IFR、ISV、ITG、IWR、IWS、IWV、IWW、JSR、LTF、LTL、MAZ、MEI、MOR、MOZ、MSE、MTW、NPO、OFF、OKO、OSI、RON、RWY、SAF、SAO、SBE、SBS、SBT、SEW、SFE、SFO、SFS、SFV、SOF、SOS、STO、SSF、SSY、USI、UWY、VET中的两种及以上共生物的大孔分子筛。4.根据权利要求2所述的一种免涂覆整体式废气净化催化剂，其特征在于，催化活性层所包含的金属元素包括钾（K）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、锶（Sr）、钡（Ba）、铌（Nb）、锆（Zr）、钇（Y）、钼（Mo）、钨（W）、铪（Hf）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、锡（Sn）、镉（C...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵元凯，张利，李振国，任晓宁，李凯祥，吴撼明，赵彦涛，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：