[发明专利]一种汽车尾气三元催化剂及其制备方法

说明书

本发明具体涉及一种汽车尾气三元净化催化剂及其制备方法，所述汽车尾气三元净化催化剂的制备方法，包括如下步骤：低温化学还原制备单原子贵金属溶胶，然后将改性氧化铝加入到所述的单原子贵金属溶胶中，混合均匀后涂覆到堇青石蜂窝陶瓷上，完全烘干后，于马沸炉中低温焙烧，得到汽车尾气三元催化剂。制得的汽车尾气三元催化剂，包括堇青石蜂窝陶瓷载体和涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体载体上的涂层，涂层中，原子级尺寸的贵金属Pd、Pt、Rh均匀分布在改性氧化铝上。本发明的制备方法操作方便、步骤简单，成本低，制得的催化剂应用于净化汽车尾气中的有害气体CO、HC和NO，具有贵金属用量低，催化活性高的特点。

技术领域

本发明属于汽车尾气净化催化剂技术领域，具体涉及一种汽车尾气三元催化剂及其制备方法。

背景技术

汽车尾气是世界范围内的主要大气污染源，安装催化净化器是进行尾气污染防治的最有效方法之一。目前最常用的催化净化器是三元净化器，在控制空燃比的情况下，它能同时净化NOx、CH、CO三种尾气中的主要有害毒物。而三元净化器的核心就是三元催化剂。

催化剂中的Pt、Pd、Rh是构成催化剂生产成本的主要因素之一。现行的贵金属典型配方为Pt∶Pd∶Rh为(5∶0∶1)、(1∶10∶1)、(0∶10∶1)或全钯催化剂，用量为1.4～4.2克每单位体积。贵金属用量仍是决定催化剂成本的主要因素，随着世界范围内的贵金属资源紧张，一方面要求提高催化剂的高催化活性；另一方面要降低贵金属的用量。有必要研究贵金属用量低、催化活性高的汽车尾气净化催化剂。

单原子催化剂是一种新型催化剂，基于原子级别的金属活性组分，在最大化活性位点数量、增强对目标产物的选择性、提高固有催化活性和减少贵金属用量方面显示出巨大的优势,有望用于汽车尾气的高效催化降解。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种汽车尾气三元净化催化剂及其制备方法，其制备方法操作方便、步骤简单，成本低，制得的催化剂应用于净化汽车尾气中的有害气体CO、HC和NO，具有贵金属用量低，催化活性高的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种汽车尾气三元净化催化剂，包括载体和涂覆到载体上的涂层，所述载体为堇青石蜂窝陶瓷，其特征在于，所述涂层由原子级尺寸的贵金属Pd、Pt、Rh以胶体溶液的形式与改性氧化铝混合后涂覆在所述堇青石蜂窝陶瓷上，完全烘干后，于马沸炉中低温焙烧形成的。

优选地，所述贵金属Pd、Pt、Rh的质量比为(5～10)∶(3～6)∶(0.5～2)，所述贵金属总含量占所述催化剂的0.1～0.3wt％，所述贵金属Pd、Pt、Rh的粒径为0.1～1nm。

优选地，所述改性氧化铝为经稀土氧化物改性的氧化铝，所述稀土氧化物为La、Ce、Y、Nd、Pr的氧化物中的任意一种或一种以上的混合物，所述稀土氧化物含量占所述改性氧化铝的5～10wt％，所述改性氧化铝含量占所述催化剂的10～30wt％，所述稀土氧化物的粒径为1～5um。

上述汽车尾气三元催化剂的制备方法，包括如下步骤：低温化学还原制备单原子贵金属溶胶，然后将改性氧化铝加入到所述的单原子贵金属溶胶中，混合均匀后涂覆到堇青石蜂窝陶瓷上，完全烘干后，于马沸炉中低温焙烧，得到汽车尾气三元催化剂。

优选地，所述的汽车尾气三元净化催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

1、在-30℃～-60℃下，将还原剂溶液滴加到贵金属盐溶液中，滴加结束后，继续反应2～6h，制得单原子贵金属溶胶；

2、将氧化铝加入到步骤1的单原子贵金属溶胶中，搅拌1～3h，制得悬浮液；

3、将步骤2制得的悬浮液均匀涂敷到堇青石蜂窝陶瓷载体上，在80～120℃完全烘干后，于300℃马弗炉中焙烧5～30min，得到汽车尾气三元催化剂。