[发明专利]抗老化三元催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗老化三元催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。其通过在载体上涂覆尾气净化催化剂涂层，通过钯涂层浆液配置、钯还原、钯浆液涂覆、催化剂烘干、催化剂焙烧、铑涂层浆液配置、铑浆液涂覆、催化剂烘干和催化剂焙烧制得；所述尾气净化催化剂涂层包括两层，第一层为钯催化剂层；涂层第二层为铑催化剂层。本发明在还原剂存在的条件下，采用微波加热的方法，在基体表面原位定向控制生长Pd颗粒，再在表面负载一层氧化物形成壳，形成具有超高稳定性的核壳结构，在经过1050℃，20h的老化后保留了很好的催化活性。这种方法制备的TWC具有耐高温抗裂化能力。

技术领域

本发明涉及一种抗老化三元催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

汽油车尾气是环境污染的主要来源之一，包括一氧化碳(CO)，未燃烧的碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)，未燃烧的碳氢烃类吸附在雾霾颗粒表面，吸附到人体内，会对人体健康造成严重伤害，氮氧化合物形成酸雨，直接危害生态环境。

汽油车尾气污染物处理最有效的办法是采用三元催化机(TWC)，随着我国环境认识的深入，污染物排放也更加严格，并颁布了国六排放法规，对三元催化剂抗老化性能要求更高。为了满足更严格的排放法规要求，弥补催化剂抗老化性能差的缺陷，最直接方法就是增加贵金属用量，但是贵金属资源稀少，价格昂贵，不可再生，为了降本增效，提高贵金属在抗老化性能尤为重要。

三元催化剂老化主要是贵金属颗粒在高温下长大活性下降，而传统催化剂采用硝酸钯溶液直接浸渍的方法，贵金属颗粒分布不均一，会出现大颗粒和极小颗粒，这种状态下的贵金属高温下容易老化，催化剂性能下降明显。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种抗老化三元催化剂及其制备方法，其通过微波均匀加热技术，定向调控钯粒子，可以有效的控制住钯纳米粒子的平均粒径和粒径分布，从而可以有效的缓解钯老化，另外形成的钯纳米粒子表面再覆盖金属氧化物，形成核壳结构，进一步提高三元催化剂的抗老化性能。

本发明的技术方案，一种抗老化三元催化剂，包括蜂窝陶瓷载体，载体上涂覆有尾气净化催化剂涂层；所述尾气净化催化剂涂层包括两层，第一层为钯催化剂层，涂敷量为50～200g/L；涂层第二层为铑催化剂层，涂敷量为40～160g/L。

所述的Pd涂层催化剂Pd使用量是20～160g/ft³，Rh涂层催化剂Rh使用量是2～30g/ft³。

所述钯催化剂层有效成分为活性氧化铝和铈锆复合氧化物；所述铑催化剂层有效成分为活性氧化铝、铈锆复合氧化物和氧化镧。

抗老化三元催化剂的制备方法，按重量份计步骤如下：

(1)钯涂层浆液配置：将30～90份铈锆复合氧化物、20～80份活性氧化铝混合搅拌均匀；浆液球磨至颗粒度D90为10～30微米；

(2)钯还原：将步骤(1)所得浆液在200rpm速率下搅拌，缓慢滴加Pd(NO₃)₂至浆液中，直至钯加入量为20～200g/ft³；缓慢加入硝酸钯还原剂，硝酸钯还原剂和浆液重量比为1:10～0.5，搅拌2.5～3.5h，2400-2500MHz微波升温到40～90℃，反应时间2～4h；加入10～50份钡化合物，再加入水直至固含量为20％～40％；

所述硝酸钯还原剂具体为硼氢化钠、水合肼、抗坏血酸、甘油、乙醇、乙二醇和甲醇中的一种或者两种；

所述钡化合物具体为硝酸钡、醋酸钡、硫酸钡，氢氧化钡的一种或者多种；

(3)钯浆液涂覆：将步骤(2)所得浆液涂覆在蜂窝陶瓷载体上，涂敷量为50～200g/L；

(4)催化剂烘干：将涂覆完的载体在100～150℃烘干，烘干时间为1～2h；