本发明涉及一种催化剂，尤其是一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法和运用。
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：改革开放以来，我国经济飞速发展，但是环境污染问题日益严峻。城市和农村都产生了诸多污染问题。首先，城市污泥的污染问题。城市污水处理厂在净化水质的同时，也产生了城市污泥。不管是常规的厌氧好氧法，还是新兴的膜生物处理MBR法，产生城市污泥都是不可避免的问题。大量的城市污泥进行无害化掩埋，不仅占用了大量珍贵的土地，而且只是将城市污泥进行转移，并未从根本上解决问题。而城市污泥的资源化利用进程缓慢，主要是因为其含有铜、锌、镉、汞等有害重金属元素，用于农业生产、建筑材料都将产生二次污染。因此，城市污泥的处理成为老大难问题。其次，农村秸秆焚烧的污染问题。每当秋收季节，农作大量燕麦、小麦、稻草和棉花等的秸秆被焚烧，造成大范围的严重雾霾天气。秸秆焚烧不但产生PM2.5、PM10，还产生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、多环芳烃、二噁英等污染物，这些烟雾随风扩散，对环境、人及其它动物产生严重的危害。在明火或闷烧等不同条件下，焚烧1公斤秸秆产生的污染物可以从几克到几十克不等。全国一年秸秆产出约为7亿吨～9亿吨，其中近1/3被焚烧掉，其造成的污染不可估量。最后，汽车尾气的污染问题。截至2015年底，全国机动车保有量达2.79亿辆，大量的汽车必然产生大量的汽车尾气，汽车尾气包含碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等，能引起光化学烟雾等。汽车尾气严重危害城市环境，引发各类人群的呼吸系统疾病，造成地表空气臭氧含量过高，加重城市热岛效应，使城市环境转向恶化。目前，通常采用安装汽车尾气催化剂进行汽车尾气的机外处理，使用最多的一般是金属或者蜂窝陶瓷为载体，负载大比表面的氧化铝涂层，最后担载贵金属Pd、Rh组成催化剂。如中国专利CN101376103B公开了一种汽车尾气净化催化剂载体的预处理方法及汽车尾气净化催化剂，采用堇青石蜂窝陶瓷作为载体，将其经过焙烧处理后冷却至室温，再放入温度为50～100℃的加入有非离子表面活性剂的助剂金属硝酸盐溶液中浸渍，之后干燥，然后镀上氧化铝涂层，再在氧化铝涂层外镀上活性贵金属Pd、Rh涂层，其制作流程长，工序复杂。城市污泥、秸秆焚烧和汽车尾气的污染问题已经被广泛深入地研究，每个领域都取得了丰硕的成果。但是各领域研究人员都是局限于各自的研究领域，致力于解决单一的污染问题，并未统筹考虑，没有提出更加合理的一揽子方案。技术实现要素：本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法和运用。本发明所述的汽车尾气净化催化剂，由城市污泥进行脱水处理后与黏土、造孔剂、贵金属源混合烧结而成，其中污泥、黏土为污泥基多孔陶瓷骨架的主要来源，污泥中含有的铜、锌、镉、汞等重金属元素，有助于贵金属与陶瓷骨架的结合，同时也有助催化作用；造孔剂为农作物废弃物经粉碎后所得的粉料，其主要含有的C、H元素在煅烧过程中产生CO、CO2、H2O(g)等气体，形成多孔结构，同时也充当还原剂的作用。本发明所述的汽车尾气净化催化剂，其使用的贵金属为Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ru中的一种或几种混合，贵金属混合使用的效果优于单独某一种金属，这是因为一些贵金属之间存在协同作用，如Pt和Rh。具体方案如下：一种汽车尾气净化催化剂，所述的汽车尾气净化催化剂的骨架为污泥基多孔陶瓷，孔隙表面负载有贵金属，所述的污泥基多孔陶瓷与贵金属的质量比为1:0.001-1:0.01，所述的污泥基多孔陶瓷是由城市污泥经过煅烧得到，所述的贵金属为Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ru中的一种或几种混合。进一步的，所述的城市污泥为城市污水厂进行污水处理后产生的剩余污泥。进一步的，所述的汽车尾气净化催化剂的孔隙率为40％-50％。一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将城市污泥进行脱水处理后与黏土、造孔剂、贵金属源混合，搅拌均匀，得到混合料；(2)将步骤(1)中所得的混合料定型后干燥，之后进行煅烧，冷却得到固体，即为汽车尾气净化催化剂。进一步的，所述的步骤(1)中的城市污泥为城市污水厂进行污水处理后产生的剩余污泥。进一步的，所述的步骤(1)中的造孔剂为农作物废弃物经粉碎后所得的粉料；任选的，所述的步骤(1)中的造孔剂为粉碎后的燕麦秸秆、麦秆、稻草中的至少一种。进一步的，所述的步骤(1)中的贵金属源为Pt、Pd、Rh、Au、Ag、Ru的硝酸盐、氯化物以及有机络合物。进一步的，所述的步骤(1)中的城市污泥进行脱水处理后与黏土、造孔剂、贵金属源混合的质量比为，脱水后的城市污泥：黏土：造孔剂：贵金属源＝1:(1-4)：(0.8-2.5):(0.003-0.06)。进一步的，所述的步骤(2)中的煅烧温度为800-1100℃。一种汽车尾气净化催化剂的用途，用于催化汽车尾气的净化反应过程。有益效果：本发明的汽车尾气净化催化剂采用城市污泥、农作物废弃物作为原料制备，变废为宝，以废治废，以全新的循环经济理念统筹治理各类污染，其孔隙率高，贵金属分散度高，催化剂可与反应气体充分接触，催化活性好，净化能力强；本发明采用一步法制备汽车尾气净化催化剂的制备工艺，与载体上涂覆贵金属盐再烧结的现有工艺相比，工艺流程短，贵金属与载体融为一体，结合紧密。具体实施方式下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或者条件，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1一种汽车尾气净化催化剂，其骨架为城市污泥基多孔陶瓷，孔隙表面负载有贵金属铂，所述的城市污泥基多孔陶瓷与铂的质量比为1:0.001。该汽车尾气净化催化剂的制备方法：将城市污泥进行脱水处理后与黏土、燕麦秸秆、氯化铂混合，搅拌均匀，得到混合料，脱水后的城市污泥：黏土：燕麦秸秆：氯化铂＝1：1：0.8：0.003；将混合料定型后干燥，在800℃下进行煅烧，冷却得到固体，即为汽车尾气净化催化剂，其孔隙率约为50％。实施例2一种汽车尾气净化催化剂，其骨架为城市污泥基多孔陶瓷，孔隙表面负载有贵金属钯，所述的城市污泥基多孔陶瓷与钯的质量比为1:0.01。该汽车尾气净化催化剂的制备方法：将城市污泥进行脱水处理后与黏土、麦秆、硝酸钯混合，搅拌均匀，得到混合料，脱水后的城市污泥：黏土：麦秆：硝酸钯＝脱水后的城市污泥：黏土：造孔剂：贵金属源＝1:4：2.5:0.06；将混合料定型后干燥，在为1100℃下进行煅烧，冷却得到固体，即为汽车尾气净化催化剂，其孔隙率约为40％。实施例3一种汽车尾气净化催化剂，其骨架为城市污泥基多孔陶瓷，孔隙表面负载有贵金属铑，所述的城市污泥基多孔陶瓷与铑的质量比为1:0.005。该汽车尾气净化催化剂的制备方法：将城市污泥进行脱水处理后与黏土、稻草、氯化铑混合，搅拌均匀，得到混合料，脱水后的城市污泥：黏土：稻草：氯化铑＝1:2：1.5:0.03；将混合料定型后干燥，在为1000℃下进行煅烧，冷却得到固体，即为汽车尾气净化催化剂，其孔隙率约为45％。实施例4本实施例对实施例1-3所制备的汽车尾气净化催化剂进行性能检测，并与市售产品(对比例R)进行对比，该产品为中自环保科技股份有限公司生产，型号为紧耦合催化剂(CCC)。分散度的测试条件：参考TatsuyaTakeguchi的文献对CeO2的排除方法，使用CO2扣除Ce对贵金属的干扰后CO-Pulse测试贵金属的分散度。测试结果见表1。活性测试条件：气氛：C3H6200ppm，C3H8100ppm，NO200ppm，λ＝1，CO210％，H2O10％，平衡气为N2。全气氛550℃活化2h后，降温至100℃以下，升温瞬态测试，升温速率5℃/min.表中T50即转化率达到50％时所对应的温度，也称起燃温度。测试结果见表2。整车排放测试按ECE+EUDC循环进行，测试车辆的发动机排量1.8L，排放测试结果如表3所示。表1实施例和对比例的贵金属分散度对比表实施例编号分散度对比例R20.2％实施例129.1％实施例227.3％实施例328.6％由表1数据可见，实施例1-3和对比例R相比，由于贵金属盐与其它原料一起混合后烧结，贵金属均匀分散于多孔陶瓷载体中，贵金属分散度均有大幅度提高。表2实施例和对比例的催化剂起燃温度T50对比表实施例编号COHCNO对比例R376367364实施例1343345347实施例2320319321实施例3335332337从表2数据可见，实施例1-3和对比例相比，CO/HC/NO的起燃温度有所降低，表明本发明所述的催化剂的催化转化效率高。表3经处理后汽车尾气污染物的含量表实施例编号CO(g/km)HC(g/km)NO(g/km)对比例R0.04350.6790.0411实施例10.05110.7910.0592实施例20.04200.6570.0398实施例30.04810.7250.0431如表3所示，催化剂性能测试与评价的结果表明，与对比例R相比，本发明实施例的汽车尾气净化催化剂，具有相似的污染物处理能力，对碳氧化物、碳氢化物、氮氧化合物均有优异的转化能力，净化能力强。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 2 3