[发明专利]一种低温高效介孔铈锆铝复合氧化物负载贵金属纳米催化剂、制备方法及其应用

说明书

一种低温高催化活性介孔铈锆铝负贵金属纳米催化剂、制备方法及其应用，属于催化剂技术领域。在三维有序介孔铈锆铝复合氧化物孔壁上负载一定量贵金属。制备方法为采用负压法制备介孔铈锆铝载体，然后采用等体积浸渍法将贵金属负载在介孔铈锆铝表面即得到介孔铈锆铝负载贵金属的纳米催化剂。在CO浓度为1.6％、HC浓度为0.05％、NOx浓度为0.1％、O₂浓度为1.0％、H₂浓度为0.23％、N₂平衡，空速为300,000mL/(g h)条件下，该催化剂载体具有较大的比表面积，较高的储氧里，该催化剂具有在较低温度下具有较高的转化效率。本发明原料廉价易得，制备过程简单，产物形貌和孔径可控，催化性能优异。

技术领域

本发明涉及一种三维有序介孔铈锆铝复合氧化物负载贵金属纳米催化剂，本发明还涉及制备这种三维有序介孔铈锆铝复合氧化物载体的制备方法，具体地说涉及负压法制备铈锆铝复合氧化物载体，本发明还涉及这种纳米催化剂在汽车尾气净化领域的应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

汽车尾气排放已成为北京、上海和广州等大型城市最主要的污染源之一，为此，国家不断提高汽车污染物排放标准。汽油车三效催化剂由Pt、Rh、Pd等贵金属活性组分、铈基储氧材料和用于支撑活性组分的γ-Al₂O₃载体组成。储氧材料对贵金属的分散和稳定起关键作用，可以改善贵金属的高温热稳定性和储氧能力、扩大其空燃比操作窗口、稳定γ-Al₂O₃载体的比表面积、阻止γ-Al₂O₃因烧结而造成的相转变和提高载体γ-Al₂O₃的高温热稳定性。储氧材料的储氧能力、氧化还原性能和比表面积等物化性能对三效催化剂的性能有较大影响。

铈基储氧材料得到广泛研究及应用，在三效催化剂中的应用经历了三个阶段:第一阶段为CeO₂的应用，但在850℃以上，CeO₂容易发生高温烧结，仅有表面氧参与催化反应，导致催化剂失活。第二阶段将ZrO₂掺入CeO₂中，形成铈锆固溶体，能有效抑制CeO₂烧结，储氧能力与热稳定性均明显提高，但仍无法满足日益严格的汽车污染物排放标准。第三阶段为三元铈基氧化物的应用，即采用贵金属、过渡金属、稀土金属及Al₂O₃等对铈锆固溶体改性掺杂，进一步提高铈基储氧材料的储氧能力及水热稳定性。

公开号为CN1200954A的中国发明专利申请公开了一种采取浸渍法制备铈基储氧材料的方法，即通过浸渍法将氧化铈及氧化铈稳定剂负载到高比表面积的氧化铝上，900℃焙烧10小时制得。所制备的铈基储氧材料比表面积最高为30m²/g左右。从X射线衍射谱图中观察到CeO₂和Al₂O₃的特征衍射峰，该专利未涉及所制备储氧材料的储氧性能。中国发明专利CN101112683A公开了铈锆铝复合氧化物的一步制备法，在沉淀前加入了表面活性剂，滤饼烘干后焙烧，其工艺简单，但是所得产物的比表面积较低，其高温稳定性较差。专利CN102886526A公开一种铈锆铝复合氧化物储氧材料及其制备方法，虽然新鲜及老化后均获得大的孔容和比表面积，但也没有相关储氧量的相关数据。有文献报道(赵明，陈耀强等，CeO₂-ZrO₂-AL₂O₃的制备及其负载钯三效催化剂的催化性[J].Chin.J.Catal,2010,31:429-434)，采用共沉淀法制备的铈锆铝复合氧化物载体及浸渍法制得的钯基催化剂，虽然具有较大的比表面积及较高的储氧量，但是其三效催化活性还有待提高。共沉淀法制备的样品具有较大比表面积，但是其孔道结构却为颗粒堆积形成的无序孔道结构，不利于贵金属活性组分的高度分散，同时也不利于反应物和产物分子的扩散，其催化活性有待提高。因此，研发一种既具有高比表面积、高储氧性能的三维有序介孔储氧材料用作汽车尾气催化剂的载体对于三效催化剂性能的提高具有重要意义。