[发明专利]制造用于废气处理的介孔储氧材料的方法、所述储氧材料及其用途

说明书

本发明提供了一种制造储氧材料(OSM)的方法，该储氧材料具有发达的介孔性且有小部分的孔＜10nm(新鲜或老化的)，并且具有抗热烧结性。该OSM适合用作催化剂和催化剂载体。制造该储氧材料(OSM)的方法包括：包含预聚合的锆低聚物、铈、稀土金属和过渡金属的盐的溶液的制备；该溶液与对锆具有亲和性的络合剂之间的相互作用；锆基前体的形成；以及所有组成性金属氢氧化物用碱的共沉淀。

技术领域

本公开一般涉及储氧材料、制造所述储氧材料的方法及其用途。更具体地，所述储氧材料可以用于催化应用。

背景技术

本节中的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且不可以构成现有技术。

铈-锆混合氧化物被广泛用作用于处理汽车废气的三效催化剂中的储氧材料(OSM)。OSM的成功应用应该满足几个要求。这些要求包括高的热稳定性、抗烧结性和与贵金属的相容性，从而使这些金属能够在OSM表面上高度分散。

使用不同的方法来制作常规的二氧化铈-氧化锆基的OSM。这些方法包括如JP-A-5-193948中所述的溶胶-凝胶技术、如JP-A-5-155622中所示的试剂之间的固态反应、以及如美国专利6,139,814中所定义的浸渍法。制备热稳定的OSM的最普遍和广泛使用的方法是基于美国专利No.6,171,572、6,214,306、6,255,242、6,387,338、7,431,910、7,919,429和7,927,699、以及美国公布No.2016/0207027的沉淀/共沉淀法。采用沉淀法/共沉淀技术制备的OSM具有很高的抗烧结性，在某些情况下，其在1100℃老化后的表面积可超过15-25m²/g。

OSM材料的孔隙率是对其应用具有重要影响的另一个重要因素。具有大孔(即，介孔和大孔)的OSM有更好的气体扩散以及增强的热稳定性的优点。如美国专利No.7,642,210所示，平均孔直径为7纳米(nm)至10nm的混合氧化物易于烧结，而具有较大孔(即介孔和大孔)的材料则更耐高温，如美国专利No.7,642,210、7,795,171、7,927,699和8,956,994所述。具有小孔(即微孔和小于10nm的介孔)的OSM的另一个缺点是负载在老化后的OSM表面上的大部分铂族金属(PGM)的封装和失活。从这个方面，没有或仅有小部分直径小于10nm的孔的OSM将优选用于节约PGM。因此，期望一种能够满足三效催化剂(TWC)要求的储氧材料(OSM)，其具有发达的介孔性且缺少小孔，并具有抗烧结性。

发明内容

本公开一般提供了一种制造储氧材料(OSM)的方法，该储氧材料具有发达的介孔性且有小部分的孔＜10nm(新鲜的或老化的)，并且具有抗热烧结性。该OSM适合用作催化剂和催化剂载体。制造所述储氧材料(OSM)的过程一般包括：含预聚合的锆低聚物、铈、稀土金属和过渡金属的盐的溶液的制备；该溶液与对锆具有亲和性的络合剂的相互作用；锆基前体的形成；以及所有组成性金属氢氧化物用碱的共沉淀。

根据本文提供的描述，适用性的其他领域将变得显而易见。应当理解，本说明书和具体实施例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了本公开可被更好的理解，现在将通过实施例的方式并参考附图描述本公开的各种形式，其中：

图1是流程图的示意图，其说明了根据本公开的教导形成储氧材料(OSM)的方法；

图2是由实施例1(虚线)和比较实施例1A(实线)中所制的OSM材料的新鲜样品所显示的孔径分布的图形表示；

图3是由实施例1(虚线)和比较实施例1A(实线)中所制的样品于1100℃老化2小时后所显示的孔径分布的图形表示；以及

图4是根据实施例2制备的新鲜和老化样品所显示的孔径分布的图形表示。

本文所述的附图仅用于说明的目的，不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式