[发明专利]高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂及制备方法和应用，将Pt使用强弱双还原剂液相还原浸渍法负载在CeZrO₂载体上得到催化剂粉体材料，再将催化剂粉体材料涂覆在堇青石基体上制备而成；Pt总负载量0.4～3.0wt％。本发明利用乙二醇的温和还原性与抗坏血酸的强还原性同时还原硝酸铂溶液得到纳米级的Pt胶体溶液，再将其负载在CeZrO₂载体上，通过调变Pt的价态与分散制备的三效催化剂能够提高CO、HC、NO活性和抗高温老化性能。

技术领域

本发明属于整体式催化剂制备技术领域，尤其属于机动车尾气净化催化剂制备技术领域，特别涉及高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂及制备方法和应用，具体为基于强弱双还原剂液相还原浸渍法的高耐久性Pt基高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂。

背景技术

机动车尾气污染严重威胁着人类的生存环境和身体健康。汽油车保有量在机动车中占比最大，其尾气污染治理成为大气污染控制、环境保护的关键环节。三效催化剂(TWCs)能同时将一氧化碳(CO)、烃类化合物(HC)、氮氧化合物(NO_x)转化为无害的水(H₂O)、一氧化碳(CO₂)和氮气(N₂)。目前，满足国VI阶段排放标准的汽油车三效催化剂主要以PGM族(Pt、Pd、Rh)多种贵金属为活性组分，以高比表面、高热稳定的Al₂O₃和具有储放氧性能的CeO₂基材料等多种材料为载体。然而，高温(1000℃)、高空速(3-10万h^-1)、复杂反应体系、非稳态等苛刻的尾气环境和更高的排放标准对三效催化剂低温活性、高温耐久性要求更高。低温活性和高温耐久性是当下制约三效催化剂发展的关键核心问题，而高温下贵金属烧结、团聚是三效催化剂低温活性、高温稳定性下降的主要原因。通过调控贵金属微化学状态(尺寸、价态、分散度等)来缓解高温下贵金属烧结，能够有效改善低温活性和高温稳定性，同时降低贵金属使用量。

因此，本发明开发了一种贵金属价态及尺寸可控调节的方法，并将其应用于三效催化剂，开发出一种低温活性和高温稳定性均优异的三效催化剂，对于满足未来准零排放标准的汽油车后处理系统的开发具有重要意义。

发明内容

本发明公开了一种基于强弱双还原剂液相还原浸渍法的高耐久性Pt基三效催化剂及其制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂的制备方法，将Pt使用强弱双还原剂液相还原浸渍法负载在CeZrO₂载体上。

所述的Pt总负载量0.4～3.0wt％。

具体的，包括以下步骤：

(1)采用液相还原浸渍法制备还原Pt纳米粒子胶体溶液，还原剂为抗坏血酸和乙二醇，乙二醇同时作为溶剂，60～80℃水浴搅拌5h；

(2)称取计量比的CeZrO₂载体，倒入步骤(1)得到的Pt纳米粒子胶体溶液，80℃搅拌2h；

(3)将步骤(2)得到的混合物置于干燥箱中在60～120℃干燥6～12h，然后在马弗炉中于450～550℃焙烧3h，得到催化剂粉末；

(4)将步骤(3)中得到的催化剂置于850～950℃焙烧4～5h得到催化剂粉末材料；

(5)将步骤(4)制备得到的催化剂粉末涂覆在堇青石上，经干燥、焙烧，制得整体式催化剂。

其中，所述的抗血酸与乙二醇的摩尔比为1:50。