[發明專利]鈰鋯鋁復合氧化物、汽油車尾氣三效催化劑以及它們的制備方法

有效

• 申請號: 201410457736.1
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104226295A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 張昭良;范運召;辛穎;李倩
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/63;B01D53/94
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 賈波

技術領域

本發明涉及一種鈰鋯鋁復合氧化物，還涉及以該鈰鋯鋁復合氧化物為載體的汽油車尾氣三效催化劑以及它們的制備方法，屬于汽油車尾氣催化凈化技術領域。

背景技術

隨著汽車工業的發展，汽車尾氣帶來的環境污染越來越引起人們的關注。汽油車尾氣中主要含有一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等，三效催化劑能將氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物同時轉化，是治理汽車尾氣的主流技術。目前，三效催化劑存在的主要問題是拓寬操作溫度的窗口和提高儲放氧能力。“十二五”期間,?北京、上海和廣州已率先實施機動車國V排放標準，全國其它范圍內也將加快實施國?V排放標準，排放合格里程提升到16萬公里。

CeO₂存在Ce³⁺/Ce⁴⁺的可逆變價，因此具有儲放氧能力（Oxygen?Storage?Capacity,?OSC），在汽車尾氣催化劑中可起到調節空燃比的作用，是三效催化劑的關鍵材料（C.Camille,?et?al.?J.?Phys.?Chem.?C,?2013,117(44):?22827–22833）。但是，純CeO₂耐高溫性差，目前，通常采用向CeO₂中添ZrO₂的方法形成鈰鋯固溶體，增加氧化鈰的儲氧量和提高儲放氧速率。為了進一步提高鈰鋯固溶體的熱穩定性、儲氧能力，可以加入Al、La和Pr等元素的氧化物。其中氧化鋁在鈰鋯固溶體中可以起到擴散障礙的作用而引起研究者的關注（A.?Morikawa,?et?al.?Appl.?Catal.?B,?2008,?78?(1):?210-221）。鈰鋯鋁復合氧化物經過一個還原熱處理，可顯著提高樣品的儲氧能力(Acta?Phys.?-Chim.?Sin.?2012,?28(1):?245-250)。氧化鋁的加入不僅可以提高比表面積，還可以提高高溫下的熱穩定性（國家發明專利200810185815.6）。但是，還未有將鈰鋯鋁復合氧化物進行還原氧化處理的研究報道，更沒有將處理后的鈰鋯鋁復合氧化物用作汽油車尾氣三效催化劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈰鋯鋁復合氧化物，該復合氧化物可以作為汽油車尾氣三效催化劑的載體，以其為載體時，可以拓寬催化劑的空燃比操作窗口，提高催化劑的動態和總儲氧能力。

本發明的另一目的是提供一種汽油車尾氣三效催化劑，該催化劑具有高的動態和總儲氧能力、寬的空燃比操作窗口。

本發明的另一目的是提供上述鈰鋯鋁復合氧化物和催化劑的制備方法，該方法對鈰鋯鋁復合氧化物進行還原氧化處理，使復合氧化物性能提高，在作為催化劑的載體時，能大大提高催化劑的動態和總儲氧能力，拓寬催化劑的空燃比操作窗口。

本發明具體技術方案如下：

一種鈰鋯鋁復合氧化物，其特征是：鈰、鋯、鋁均以氧化物的形式存在，氧化鈰含量15.4-36.0wt%，氧化鋯含量14.6-34.0wt%，氧化鋁含量30.0-70.0wt%。

上述鈰鋯鋁復合氧化物中，優選氧化鋁含量為50.0wt%，氧化鈰（CeO₂）含量25.7wt%，氧化鋯含量24.3wt%。

以上述鈰鋯鋁復合氧化物為載體，可以制成汽油車尾氣三效催化劑。所述汽油車尾氣三效催化劑以本發明鈰鋯鋁復合氧化物為載體，在載體上負載有貴金屬。

所述汽油車尾氣三效催化劑中，所述貴金屬優選為鈀（Pd）。

所述汽油車尾氣三效催化劑中，貴金屬的負載量為0.5-1.5%，優選1wt%。

本發明的鈰鋯鋁復合氧化物，其制備方法包括以下步驟：

（1）以Ce、Zr和Al的可溶性鹽為原料，采用共沉淀法制得初級鈰鋯鋁復合氧化物；

（2）將初級鈰鋯鋁復合氧化物在950-1150℃、還原氣氛下進行還原處理，還原處理后降至室溫，再升至450-550℃進行氧化處理，得鈰鋯鋁復合氧化物。

上述步驟（2）中，采用還原氧化的方式對初級鈰鋯鋁復合氧化物進行進一步處理，還原氣氛為含有氫氣的混合氣，氫氣的濃度4-100?vol.%，當氫氣濃度為100?vol.%時，混合氣即為純氫氣，混合氣中其他氣體為氮氣、氦氣或氬氣。

上述步驟（2）中，氧化處理在空氣氣氛下進行。

上述步驟（2）中，還原處理優選在1000℃下進行；

上述步驟（2）中，氧化處理優選在500℃下進行。