[发明专利]一种具有可控酸性的核壳型铂基催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了属于尾气催化剂的技术领域，特别涉及用于柴油车尾气催化氧化(DOC)的一类具有可控酸性的核壳型铂基催化剂及其制备方法。该催化剂以纳米铂颗粒为内核，SiO₂‑Al₂O₃、SiO₂‑TiO₂、SiO₂‑ZrO₂等酸性复合氧化物为外壳构成。在该催化剂存在下，以模拟柴油车尾气气氛，能将丙烷(HC)转化达到50％的温度(T₅₀)降低到250℃以下，并且能够实现200℃以下将85％以上的NO氧化为NO₂。此外，即使经过800℃长时间高温水热老化处理，这类材料仍能够保持原有结构，并体现出优良的氧化活性，可满足先进柴油车DOC催化剂的使用需求。

技术领域

本发明属于柴油车尾气催化剂技术领域，特别涉及一种具有可控酸性的核壳型铂基催化剂及其制备和应用。

背景技术

由于柴油车辆具有良好的燃油经济性、优异的动力性和较低的二氧化碳排放量，所以当前在全球范围内得到广泛的推广。然而，由于柴油发动机在贫燃条件下运行，尾气中O₂的浓度相对较高，因此三效催化技术无法有效净化柴油车排放的CO、HC、SO₂和NO_x等污染物。一般而言，柴油机后处理系统采用多种净化技术集成系统，其中柴油车氧化催化(DOC)技术是一种重要的组成部分。

DOC是最早得到应用的柴油机排气后处理技术，该技术主要用于处理排气中的HC、CO和颗粒物中的可溶性有机物，并将尾气中的NO氧化为NO₂以满足下游SCR或DPF使用所需。DOC技术的核心在于氧化催化剂。作为目前主流商用催化剂，铂基催化剂具有远超其他材料的氧化能力。一般而言，铂基催化剂被认为是热稳定性较好的一类催化剂。然而，长时间暴露于机动车尾气温度下也会使得Pt颗粒发生不可逆转的团聚长大，进而影响其催化性能。为了提高铂基催化剂的热稳定性，一种理想的工艺是在其外表面包裹一层具有丰富介孔的氧化物壳层，从而限制Pt颗粒在高温环境下的迁移、团聚和烧结。进一步说，如果这层氧化物本身能够在机动车尾气高温、潮湿的环境下保持其多孔核壳结构稳定，则此类核壳型铂基催化剂将具有极强的应用潜力。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有可控酸性的核壳型铂基催化剂及其制备和应用，催化剂的通式为Pt@SiO₂-MO_x，其中SiO₂-MO_x是以SiO₂为基础的、具有不同成分和酸性的多元复合氧化物壳层，选用的壳层组分包括SiO₂-Al₂O₃、SiO₂-TiO₂、SiO₂-ZrO₂及其多元组合，该催化剂用于柴油车尾气氧化催化具有良好效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有可控酸性的核壳型铂基催化剂，通式为Pt@SiO₂-MO_x，其中SiO₂-MO_x是以SiO₂为基础的、具有不同成分和酸性的多元酸性复合氧化物壳层。

所述壳层的组分为SiO₂-Al₂O₃、SiO₂-TiO₂、SiO₂-ZrO₂或其多元组合。

本发明还提供了所述具有可控酸性的核壳型铂基催化剂的制备方法，包括如下步骤：