[发明专利]一种负载贵金属的铈锆复合氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负载贵金属的铈锆复合氧化物的制备方法，包括：将铈源、锆源以及至少一种铈以外稀土金属源分别溶解后混合，调pH至酸性，加入贵金属源，定容，进行一次水热；再调pH至碱性，进行二次水热，所得产物高温热处理后即得。本发明提供的负载贵金属的铈锆复合氧化物的制备方法，相较于现有的贵金属负载方法简单易行，能够获得贵金属颗粒细化、分散均匀、尺寸均一的铈锆复合氧化物，有利于提高铈锆类催化剂的低温催化活性和抗老化活性，采用所述方法制备获得的负载贵金属的铈锆复合氧化物，具有显著的CO低温催化氧化优势，并且在高温老化后仍可以保持很好的催化氧化效果，可以应用于低温催化移动源尾气或工业气体。

技术领域

本发明涉及尾气净化催化剂技术领域，尤其涉及一种负载贵金属的铈锆复合氧化物及其制备方法和应用。

背景技术

移动源是移动式空气污染源的简称，可以产生大量污染物，例如，发动机的冷启动阶段可排放大量的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_X)以及碳氢化合物(HC)等有害气体。

目前解决冷启动排气问题的主要手段是在汽车尾气排放处安装内置有催化剂的净化器。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，用于支撑分散催化活性金属，此外还可以为反应物分子的催化反应提供场所。

现有技术中关于负载贵金属催化剂的制备方法有等体积浸渍法、共沉淀法、沉积沉淀法、离子交换法、光化学沉积法、化学蒸发沉积法、金属有机络合物固载法及共溅镀法等。这些方法各有特点，但也存在着贵金属颗粒不易分散均匀、负载颗粒尺寸难以保持均一的共性缺点，从而直接影响所得催化剂的起燃温度及催化转换率，且在高温老化后易烧结，使其催化性能大幅下降，催化剂的使用寿命严重缩短。

CN108579744A提供了一种负载钌的铈锆基催化剂的制备方法，所述方法采用硼氢化钠作为还原剂将贵金属钌的金属离子还原成金属原子负载在催化剂表面，但硼氢化钠易吸潮，且受潮易分解，还原效率不易控制。CN106824187A和CN108579719A均采用等体积浸渍法制备获得了一种负载贵金属的铈锆复合氧化物，但上述方法制备获得的催化剂的低温催化效果并不理想。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种颗粒分散均匀，颗粒尺寸均一，且具有显著的低温催化活性以及耐高温老化性的负载贵金属的铈锆复合氧化物以及该复合氧化物的制备方法。

一方面，本发明提供了一种负载贵金属的铈锆复合氧化物的制备方法，包括：

将铈源、锆源以及至少一种铈以外稀土金属源分别溶解后混合，调pH至酸性，加入贵金属源，定容，进行一次水热反应；再调pH至碱性，进行二次水热反应，所得产物高温热处理后即得。

其中，所述溶解优选于水中溶解；所述热处理可以是煅烧。

进一步地，所述铈源、锆源以及铈以外稀土金属源分别选自铈、锆以及铈以外稀土金属的硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或多种，优选硝酸盐；所述贵金属源选自贵金属的硝酸盐、高氯酸盐、氯化物中的一种或多种，优选贵金属的氯化物；所述贵金属选自铂、金、铑、钯中的一种或多种，优选钯。

在一种实施方式中，所述铈源可以是硝酸铈铵、硝酸铈、氯化铈、硫酸铈、碳酸铈中的一种或多种；所述锆源可以是硝酸锆、硝酸氧锆、碳酸锆、氧氯化锆、硫酸锆、醋酸锆、醋酸氧锆中的一种或多种；所述铈以外稀土金属可以是镧(La)、钇(Y)、镨(Pr)、钕(Nd)、钪(Sc)、钐(Sm)、钆(Gd)中的一种或多种，优选La、Y、Pr、Nd。

在优选的实施方式中，进行水热反应的原料为硝酸锆、硝酸铈铵、硝酸镧、硝酸镨和氯化钯，其中硝酸镨可以由氧化镨溶解于浓硝酸制得。

进一步地，所述调pH至酸性为调pH为1-3，优选1.5-2，更优选1.5；所述调pH至碱性为调pH为8-11，优选9-10，更优选9.5。