[发明专利]高度稳定铂族金属（PGM）催化剂体系

说明书

一种稳定催化剂体系的方法包含在有水存在的情况下通过加热至约800℃至约1200℃的温度，对具有≥约95体积％的γ‑Al₂O₃相的氧化铝催化剂载体进行水热处理。大部分的γ‑Al₂O₃转化为从θ‑Al₂O₃、δ‑Al₂O₃及其组合组成的群组选择的稳定氧化铝相，以形成具有平均表面积≥约50m²/g至≤约150m²/g的稳定多孔氧化铝载体。然后，将铂族金属结合到稳定多孔氧化铝载体的表面以形成稳定催化剂体系。

引言

本部分提供与本发明相关联的背景信息，其不一定是现有技术。

本发明涉及在高温下抗失活性的催化剂体系、以及用于制备在高温下抗失活性的催化剂体系的改进方法。

金属纳米颗粒可以构成用于各种应用中的催化剂的活性部位，例如用于制造燃料、化学品和药品，以及用于汽车、工厂和发电厂的排放物控制。催化剂体系通常含有多孔催化剂载体材料，一种或多种催化活性化合物在其上分散有一种或多种任选的促进剂。

在连续使用之后，特别是在高温下，包含装载金属颗粒的催化剂体系由于烧结而失去催化活性，例如在高温下发生热失活。通过各种机理，烧结导致催化剂体系发生一些变化。例如，在高温暴露时，载体上的催化剂金属颗粒尺寸会增加；因此导致活性催化剂部件的表面积减小。这种颗粒尺寸的增加可以通过“奥斯特瓦尔德熟化”机理发生，其中从金属纳米颗粒发射的原子物质在载体表面上移动或扩散，或者通过气相与另一纳米颗粒聚结，导致纳米颗粒生长。催化剂载体中的结构变化也可能导致失活，其中催化剂载体的孔可能塌陷并潜在地包封或包裹分散在表面上的催化剂颗粒。

在烧结或失活过程之后，催化剂活性可能降低。因此，催化剂体系通常装载有足够量的活性金属/部件，以补偿随时间推移的催化活性的损失，并且继续具有在高温下长期运行时满足例如排放标准的能力。因此，仍然需要在高温下稳定且抗失活性的改进的催化剂。

发明内容

本部分提供了对本发明的一般概述，而并非其全部范围或其全部特征的全面公开。

在某些方面，本发明涉及一种稳定催化剂体系的方法，包含在水存在的情况下通过将载体加热至高于或等于约700℃至低于或等于约1200℃的温度，对具有大于或等于约95体积％的γ-Al₂O₃相的氧化铝催化剂载体进行水热处理。该方法进一步包含将大部分的γ-Al₂O₃转化成从θ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃及其组合组成的群组中选择的稳定氧化铝相，以形成稳定多孔氧化铝载体，其具有的平均表面积大于或等于约50m²/g至小于或等于约150m²/g。铂族金属结合到稳定多孔氧化铝载体的表面，以形成催化剂体系。

在某些变型中，温度高于或等于约850℃且低于或等于约1000℃。

在某些变型中，该方法进一步包含在高于或等于约300℃且低于或等于约650℃的第二温度下煅烧含有铂族金属和催化剂载体的催化剂体系。

在某些变型中，铂族金属包含从铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)及其组合组成的群组中选择的金属。铂族金属与稳定多孔氧化铝载体的结合可以包含用催化剂前驱体溶液浸渍稳定多孔氧化铝载体的一个或多个孔，使金属前驱体溶液和稳定多孔氧化铝载体干燥，并在高于或等于约550℃的温度下在空气中对稳定多孔氧化铝载体进行煅烧。

在某些变型中，在结合之后，稳定多孔氧化铝载体上的铂族金属的装载密度小于或等于约20％(重量百分比)。