[发明专利]一种铈锆复合氧化物及其在催化NOX

说明书

本发明提供了一种铈锆复合氧化物，所述氧化物包含氧化铈、氧化锆以及至少一种选自铈以外的稀土金属元素的氧化物，所述复合氧化物在750℃热处理4‑8h后的孔容为0.35‑0.80ml/g。本发明还提供了一种上述复合氧化物的应用及使用其催化还原NO_X的方法。本发明提供的具有合适孔容结构的铈锆复合氧化物，符合NO_X还原反应对动力学空间的要求，具有很好的NO_X低温还原活性，并且其在高温老化后仍可以保持很好的催化效果，显示出了很好的NO_X脱除效果和抗高温老化活性。

技术领域

本发明涉及移动源尾气净化催化技术领域，尤其涉及一种铈锆复合氧化物及其应用。

背景技术

移动源排放的尾气是引起城市大气污染的主要来源。发动机启动后最初的 40s怠速阶段称作冷启动阶段，在此过程中排放大量的含氮化合物的有害气体，如一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)等氮氧化物(NO_X)以及氨气(NH₃) 等。目前解决冷启动排气问题的有效手段是在汽车尾气排放处安装内置有催化剂的净化器。而为了提高催化剂的催化活性，需要开发出低温脱除转化率高、孔结构分布适当的催化剂。

铈锆复合氧化物被广泛应用于汽车尾气催化领域。除参与催化反应外，铈锆复合氧化物还具有载体的功能，不但起到了对活性金属的支撑分散作用，还为反应物分子的催化反应提供了合适的场所。然而，现有技术中缺乏制备过程中对载体孔道结构的针对性，致使无法满足反应物分子对反应动力学空间的需求，从而会直接影响其起燃温度及催化转换率；另一方面，现有的铈锆复合氧化物在低温(300℃)下对氮氧化物的转化脱除率较低，且在高温老化后易烧结，使得催化剂的催化性能大幅下降。

公告号CN102744064B的发明专利提供了一种用于汽车尾气氮氧化物处理的催化剂，以铝-铈-锆为载体，并掺杂稀土元素。该方案提供的催化剂在250℃下的氮氧化物转化率仅在40％左右，起燃温度较高，且其高温抗老化性较低。

公告号CN103702745B的发明专利提供了一种双功能催化过滤器，其催化组分包括铈锆氧化物以及过渡金属。该方案提供的催化剂对还原氮氧化物的T₅₀在250℃左右，起燃温度较高，其催化活性较低。

因此，如何选择具有合适孔道结构的铈锆固溶体，提升铈锆复合氧化物催化剂的低温起活特性，提高对氮氧化物的脱除转化率，减少汽车冷启动排放；提高铈锆复合氧化物催化剂的耐高温抗老化性能和使用寿命，已成为汽车尾气净化催化剂中亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种铈锆复合氧化物，所述氧化物包含氧化铈、氧化锆以及至少一种选自铈以外的稀土金属元素的氧化物，所述氧化物在750℃热处理4-8h后的孔容为0.35-0.80ml/g；所述热处理可以是煅烧。

具有上述孔容结构的铈锆复合氧化物在催化还原NO_X时，180℃下NO_X的转化率大于50％，250℃下NO_X的转化率大于90％，280℃下NO_X的转化率即可达到100％，并且在高温老化后仍具有很好的NO_X脱除效果，表现出了更为显著的催化活性优势。

本发明中，所述NO_x是指包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)在内的氮氧化物，优选，一氧化氮和/或二氧化氮。

优选的，所述复合氧化物在750℃热处理5h后的孔容为0.40-0.75ml/g，优选0.50-0.72ml/g，更优选0.55-0.70ml/g，更优选0.55-0.68ml/g。

进一步的，所述复合氧化物在750℃热处理4-8h后的平均孔径为20-35nm，优选的，750℃热处理5h后的平均孔径为21-31nm，更优选25-29nm。