[发明专利]一种含镨铈锆固溶体催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种含镨铈锆固溶体催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂材料技术领域。将可溶性铈盐、可溶性镨盐、可溶性锆盐、还原性物质和水混合后，和无机碱性物质混合进行沉淀反应，得到沉淀浆液；将沉淀浆液进行还原刻蚀后将还原浆液进行固液分离，得到固形物；将固形物进行焙烧，得到含镨铈锆固溶体催化剂。本发明通过加入还原性物质(如尿素、三乙胺、油酸、十二胺、丙三醇)，在含镨铈锆固溶体生成过程中实现对固溶体的还原刻蚀，产生缺陷结构，从而改变含镨铈锆固溶体催化剂的阳离子外层电子结构，促进含镨铈锆固溶体催化剂电子缺陷结构的产生，优化高活性超氧物种(Osubgt;2/subgt;supgt;‑/supgt;)的生成，提高Osubgt;2/subgt;supgt;‑/supgt;的含量。

技术领域

本发明涉及催化剂材料技术领域，尤其涉及一种含镨铈锆固溶体催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

柴油发动机因其燃油利用率高且经久耐用，在商用汽车及乘用汽车上被广泛使用。但柴油机尾气污染物，尤其是柴油机炭烟颗粒物(soot)排放量较大，对环境及人体健康均有较大的危害。目前，通常采用带催化剂涂层的柴油机颗粒捕集器(catalyzed dieselparticulate filters，CDPF)技术净化柴油机炭烟颗粒物(soot)。在CDPF技术中，催化剂主要起着降低soot催化燃烧反应温度、促进反应(C+O₂→CO₂)发生的作用。

铈锆固溶体材料自20世纪80年代即被广泛应用于汽油车尾气净化三效催化剂(TWC)，且铈锆固溶体催化剂具有优异的Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化-还原性能及气相氧活化能力，使其在汽车尾气soot颗粒物的催化净化反应中也具有优异的性能，从而被广泛推广使用。铈锆固溶体催化剂对炭烟颗粒的催化氧化主要通过Mars-van-Krevelen机理，主要由催化剂表面活性氧物种O^x-(O₂^-和O₂^2-)氧化炭烟。其中，高活性超氧物种(O₂^-)在柴油车炭烟颗粒催化净化反应中至关重要，因为O₂^-可以直接与炭烟颗粒快速反应，其反应速率远高于O₂^2-活性物种及气相氧物种。

但是，铈锆固溶体催化剂高活性超氧物种(O₂^-)的含量通常较低(10％)，限制了催化活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含镨铈锆固溶体催化剂及其制备方法和应用。本发明的制备方法提高了含镨铈锆固溶体催化剂高活性超氧物种(O₂^-)的含量，优化了铈锆固溶体催化剂对汽车尾气soot颗粒物的低温催化净化性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含镨铈锆固溶体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性铈盐、可溶性镨盐、可溶性锆盐、还原性物质和水混合，得到混合溶液；

将所述混合溶液和无机碱性物质混合进行沉淀反应，得到沉淀浆液；

将所述沉淀浆液进行还原刻蚀，得到还原浆液；

将所述还原浆液进行固液分离，得到固形物；

将所述固形物进行焙烧，得到所述含镨铈锆固溶体催化剂。

优选地，所述还原性物质包括尿素、三乙胺、油酸、十二胺和丙三醇中的一种或多种。

优选地，所述可溶性铈盐、可溶性锆盐、可溶性镨盐和还原性物质的质量比为60～180：60～180：10～50：10～80。