[发明专利]一种改进的ALD方法沉积CeO2

说明书

一种改进的ALD方法沉积CeO₂的方法，涉及贵金属催化技术领域，本发明涉及到的催化剂再生主要包括以下步骤：在手套箱中称取一定量的四(四甲基庚二酮)铈和一定量的商用催化剂Pd/Al₂O₃一同混合放入聚四氟乙烯内衬中，密封之后取出，放入烘箱中加热，然后取出放入马弗炉中，在空气氛围下焙烧，得到Pd/Al₂O₃@CeO₂催化剂，重复以上步骤，即可得到沉积不同厚度的CeO₂层；CeO₂作为保护层，使催化剂热稳定性得到提升，催化剂在800℃老化后仍然保持较高催化活性。

技术领域

本发明利用改进的原子层沉积(ALD)技术对Pd/Al₂O₃催化剂进行改性，在催化剂表面沉积一层CeO₂，提高催化剂的热稳定性，涉及一种ALD沉积的制备方法，属于金属负载型催化剂技术领域。

背景技术

近年来我国经济飞速发展，人民生活水平得到巨大改善，同时我国汽车行业也发展迅速，机动车数量日益增多，人均汽车保有量得到提高，但是在生活水平提高的同时，汽车尾气导致环境恶化的问题也愈发严重，随着人民环保意识的提高，国家和政府也制定了尾气排放的相关规定，自2020年7月1日起，所有销售和注册登记的轻型汽车应符合国6b标准。目前净化汽车尾气最有效的催化剂，即贵金属(Pt、Rh、Pd)负载型催化剂，是车用三效催化剂的活性成分，但是在使用过程中，由于尾气的高温环境，会导致贵金属成分烧结失活，烧结失活后其催化活性大幅度降低，大大降低了净化效率，鉴于贵金属价格昂贵且难以用其他组分替代，如何提高催化剂热稳定性是目前面临最大的难题之一。

目前，三效催化剂主要是负载型三效催化剂，催化剂的活性位点位于金属-氧化物界面，而贵金属颗粒的粒径影响着催化剂的活性，贵金属颗粒越小，比表面越大，表现出更加优良的催化活性，但是贵金属颗粒的烧结会导致催化剂活性降低，故对贵金属颗粒加以保护意义重大。目前研究最多的方法为在催化剂表面包裹一层氧化物来保护贵金属颗粒。路军岭等(science,2012,335(6073)1205-1208)使用ALD方法法对催化剂整体进行Al₂O₃涂层的包裹，当进行45cycle Al₂O₃沉积包裹后，其催化剂在675℃下反应28h后，催化剂的形貌及活性没有发生明显改变，能够有效地防止催化剂在高温下出现纳米粒子烧结的情况；覃勇等(Chem.Eur.J.2016,22,8438-8443)利用ALD方法对Al₂O₃限域的Pt纳米粒子进行包裹Al₂O₃薄层修饰以最大化金属-氧化物界面，不仅提高了催化剂的催化活性，其稳定性也得到了一定的提高。故ALD沉积氧化物层对提高催化剂热稳定性有很大帮助；目前文献报道的为传统的ALD方法，而本发明则是采用改进的ALD方法对催化剂进行沉积CeO₂。

发明内容

由于ALD沉积CeO₂所需实验条件苛刻，较多仪器很难达到实验条件，故本发明目的在于不采用ALD仪器而提供一种操作简便的、高效的ALD沉积CeO₂方法。

本发明以商用Pd/Al₂O₃催化剂为研究对象。

本发明以Ce(TMHD)₄作为二氧化铈的前驱体。

本发明可以通过控制循环操作的次数来控制所沉积的氧化物层的厚度。

本发明以改进的ALD方法制备出具有高温热稳定性的Pd/Al₂O₃@CeO₂催化剂。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：