[发明专利]一种稀土催化剂及其粉末冶金制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂材料，尤其涉及一种稀土催化剂及其粉末冶金制备方法。

背景技术

催化剂稳定性通常用“寿命”来表示，它是指催化剂从开始使用至它的活性下降到不能 再用的程度所经历的时间，这个所谓的“程度”取决于使用的技术指标。催化剂稳定性包括 对高温热效应的耐热稳定性，对摩擦、冲击的机械稳定性以及对毒化作用的抗毒稳定性。

引起催化剂效率衰减而缩短其寿命的原因很多，主要有：原料中杂质的毒化作用(又叫 催化剂中毒)；高温时的热作用使催化剂中活性组分的晶粒增大，从而导致比表面积减少，或 者引起催化剂变性；反应原料中的尘埃或反应过程中生成的碳沉积物覆盖了催化剂表面，从 而降低催化剂的活性；催化剂中的有效成分在反应过程中流失；强烈的热冲击或压力起伏使 催化剂颗粒破碎；反应物流体的冲刷使催化剂粉化吹失等。

稀土元素多达17种，其电子结构的特点是最外层为4f¹⁺ⁿ5d^0～1s²，正常状态下大多数稀土 元素的5d轨道为空，空轨道可用作催化作用电子转移站，外层电子结构作为络合物的中心原 子，具有从6～12的各种配位数。稀土元素的这种配位数的可变性决定了它们具有剩余的“原 子价”。

在汽车内燃机中，染料在燃烧过程中，因其燃烧不完全导致其排出的成分有二氧化碳、 水蒸气、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅化合物、硫化合物等。其中一氧化碳、碳 氢化合物、氮氧化合物、铅化合物、硫化合物是造成环境污染的主要污染物。现有技术中将 稀土元素制成机动车尾气的净化催化剂，但是由于制备获得的催化剂中活性成分分布不均导 致催化效果不佳，从而造成尾气中有害物质较高。此外，传统的催化剂制备方法制备获得的 稀土催化剂寿命较短，且耐高温效果差。

发明内容

解决的技术问题:

为了获得一种活性成分分布均匀，寿命长，且具有良好的耐高温性能的稀土催化剂，本 发明提供了一种稀土催化剂及其粉末冶金制备方法。

技术方案：

一种稀土催化剂，由以下组分按重量份数配比组成：铂18～36份、锂13～30份、钌15～ 32份、石墨11～25份、草酸钙8～24份、硝酸钠13～26份、硅酸钙8～22份、乙酸25～40 份、无水乙醇22～44份。

优选的，所述稀土催化剂由以下组分按重量份数配比组成：铂32份、锂26份、钌24份、 石墨18份、草酸钙18份、硝酸钠21份、硅酸钙15份、乙酸34份、无水乙醇40份。

一种稀土催化剂的粉末冶金制备方法，包含以下步骤：

(1)将铂、锂、钌、石墨、草酸钙、硝酸钠和硅酸钙同时加入球磨机中，研磨1～2.5 小时，粉末粒径为200～400目；

(2)将步骤(1)获得的混合物加入乙酸中，在4～12℃条件下，搅拌反应15～40分钟， 过滤去除滤液，获得滤渣；

(3)用去离子水清洗步骤(2)获得的滤渣，滤渣与去离子水的质量比为1:1～1.2，清 洗两次；

(4)向经步骤(3)清洗后的滤渣中加入无水乙醇，搅拌反应5～15分钟，吸水两次； 过滤去除无水乙醇后，将滤渣置于56～78℃条件下烘干，获得粉末混合物；

(5)将粉末混合物置于混料装置内，利用压力为1.78～2.85MPa的高压气体将上述粉末 吹起，6～10分钟后停止通入高压气体，各粉末共同沉积并均匀混合；

(6)将上述均匀混合后的粉末置于电炉中，在氦气的保护氛围中采用3阶段升温的方式 进行烧结，3阶段的温度分别为320℃、460℃、630℃，每阶段烧结时间为1～4.5小时，烧 结完成后即可获得稀土催化剂。

优选的，步骤(1)中将铂、锂、钌、石墨、草酸钙、硝酸钠和硅酸钙同时加入球磨机中， 研磨2小时，粉末粒径为300目。

优选的，步骤(2)中将步骤(1)获得的混合物加入乙酸中，在6℃条件下，搅拌反应 20分钟，过滤去除滤液，获得滤渣。

优选的，步骤(3)中用去离子水清洗步骤(2)获得的滤渣，滤渣与去离子水的质量比 为1:1.1，清洗两次。

优选的，步骤(4)中向经步骤(3)清洗后的滤渣中加入无水乙醇，搅拌反应12分钟， 吸水两次；过滤去除无水乙醇后，将滤渣置于65℃条件下烘干，获得粉末混合物。