[发明专利]一种Pt-Pd-Rh三元催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Pt‑Pd‑Rh三元催化剂及其制备方法。由载体和活性涂层构成，活性涂层为双涂层结构，底层为Pd涂层，上层为Pt‑Rh涂层；Pd涂层由负载贵金属Pd的镧改性氧化铝(La₂O₃‑Al₂O₃)和粘接剂制成；Pt‑Rh涂层由负载贵金属Pt的二氧化铈改性的第一稀土储氧材料、负载Rh的第二稀土储氧材料、负载Rh的铈铝复合氧化物(Ce‑Al₂O₃)和粘接剂制成。本发明催化剂克服了Pt催化剂热稳定性及耐久性差的缺点，提升了催化剂在高空速和高空燃比波动下的对污染物的转化性能，对CO、HC和NOx具有很好的转化效果，尤其是应用到空燃比波动较大、空速变化大的天然气车尾气处理上，对CO、CH₄、NMHC和NOx具有很好的转化效果，催化剂对CH₄起燃温度低，耐久性好。

技术领域

本发明涉及一种贵金属催化剂及其制备方法，属于汽车尾气净化催化剂及其制备技术领域，涉及一种高活性高稳定性Pt-Pd-Rh三元催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的发展和国民生活提高，我国汽车保有量逐年增加，机动车尾气污染成为城市大气污染的重要原因之一，为了保护环境，我国对机动车尾气的排放控制提出更高的要求。从2019年7月1日起天然气车开始实行国六排放标准，排放限值在国五的基础上有了大幅的下降，同时增加了发动机冷启动的要求。天然气车尾气的主要污染物是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO_x)。国五阶段天然气发动机采用稀燃的技术路线，后处理催化剂采用的氧化型催化剂，主要用于净化CO和HC，无法处理NOx。在国六阶段，天然气发动机采用理论空燃比燃烧的技术路线，后处理催化剂需要匹配三效催化剂，同时能净化CO、HC和NOx三种污染物。

三效催化剂在汽油车上得到了广泛的应用。但是由于天然气车的尾气成分和汽油车的尾气成分不同，需要净化的污染物也不同，所以传统的汽油车三效催化剂很难满足天然气车尾气净化的要求。这主要是因为天然气车尾气中HC主要为CH₄，CH₄是化学结构最稳定的碳氢化合物，其净化难度大于传统汽油车中的HC，因此需要更高活性的催化剂。

三效催化剂通常由两部分组成：蜂窝状的陶瓷或金属基体，以及附着在蜂窝状基体上的催化剂涂层。催化剂涂层通常由具有大比表面积的无机氧化物材料(如γ-Al₂O₃和铈锆固溶体等)和活性组分(通常为Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)中的一种或几种)组成。但是以Pt为活性组分的催化剂存在热稳定较差，耐久性差等缺点，在汽油车催化剂中的早期才有使用，这是因为当时汽油油品较差(硫含量高)及对催化剂耐久性要求不高。随着汽油油品的不断升级和对催化剂耐久性要求的不断提高，Pt逐渐被Pd替代，目前汽油车催化剂主要是以Pd-Rh为活性的双金属催化剂。

发明内容

本发明的目的在于克服Pt催化剂在高温下使用容易团聚从而导致催化剂活性下降的不足，提供一种高活性高稳定性的Pt-Pd-Rh三元催化剂。

本发明通过以下技术方案实现：

一种Pt-Pd-Rh三元催化剂，由载体和和涂覆于载体表面的活性涂层构成，其特征在于：活性涂层为双涂层结构，底层为Pd涂层，上层为Pt-Rh涂层；

Pd涂层由负载贵金属Pd的镧改性氧化铝(La₂O₃-Al₂O₃)和粘接剂制成；

Pt-Rh涂层由负载贵金属Pt的二氧化铈改性的第一稀土储氧材料、负载Rh的第二稀土储氧材料、负载Rh的铈铝复合氧化物和粘接剂制成；所述第一稀土储氧材料是二氧化铈含量80～99.9wt％的高铈含量的铈锆固溶体或大比表面积二氧化铈。

所述含二氧化铈改性的第一稀土储氧材料是将稀土储氧材料与可溶性铈盐混合制备的第一稀土储氧材料。