[發明專利]一種介孔結構鈰鋯鋁鑭基儲氧材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410844551.6
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104525180A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 王柏春;羅科軍
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院有限責任公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01D53/94;B01D53/56;B01D53/62
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明涉及儲氧材料技術領域，尤其涉及一種用于高標準汽車尾氣凈化的介孔結構鈰鋯鋁鑭基儲氧材料的制備方法。

背景技術

汽車工業的快速發展所帶來的尾氣排放已成為城市最主要的污染源之一，為此，國家不斷提高汽車尾氣排放等級標準。2013年，我國已全面執行國四尾氣排放標準，北京已執行國五尾氣排放標準。采用電控燃油噴射(EFI)控制空燃比(A/F),并加裝三效催化轉化器(TWC)，將尾氣中的CO、碳氫化合物氧化成CO₂和H₂O，將NO_x還原為N₂，可有效降低汽車尾氣中污染氣體的排放；而使用凈化催化劑是汽車尾氣徹底凈化最有效的手段。

目前，汽車尾氣催化劑主要是由起催化作用的Pt、Rh、Pd等貴金屬活性組分、助劑儲氧材料和用于支撐活性組分的載體γ-Al₂O₃組成。儲氧材料對貴金屬的分散和穩定起著關鍵的作用，可以改善貴金屬的高溫熱穩定性和儲氧能力、擴大其空燃比操作窗口、穩定γ-Al₂O₃載體的比表面積、阻止γ-Al₂O₃因燒結而造成的相轉變和提高載體γ-Al₂O₃的高溫熱穩定性。某種程度上說，催化劑儲放氧性能的優劣決定著三效催化劑的性能。隨著尾氣凈化標準的升級，對催化劑的性能提出了更高的要求并勢必需要增加貴金屬含量。為此，研制高性能儲氧材料以提高催化劑性能、盡可能減少貴金屬用量已成為研究熱點，高性能儲氧材料的制備是催化劑源頭核心制備技術。

氧化鈰在儲氧材料中已得到廣泛的研究和應用，其發展經歷了三個階段：第一階段為CeO₂的應用，但CeO₂的熱穩定性差，低溫儲氧能力弱，高于800℃晶粒迅速長大，比表面積大幅下降，導致儲放氧性能迅速降低；第二階段為二元鈰基氧化物的應用，將鋯離子引入CeO₂晶格形成了缺陷螢石型固溶體，克服了CeO₂高溫熱穩定性差、低溫氧的遷移擴散能力弱等缺點，顯著提高了熱穩定性和儲氧性能，但Ce-Zr儲氧材料仍不能滿足不斷升級的排放標準需要；第三階段為三元鈰基氧化物的應用，即采用貴金屬、過渡金屬、堿土金屬、稀土金屬及Al₂O₃等對鈰鋯固溶體改性摻雜，進一步增強儲氧材料的抗高溫老化性，提高其儲氧量。

具有高比表面積、大的孔容、合適的孔徑分布、良好的抗高溫老化性能、儲放氧性能和優異的低溫還原性能等綜合性能優異的儲氧材料是新三效催化儲氧材料所必備的條件。

目前，在催化劑涂層中，鈰鋯固溶體分散在載體γ-Al₂O₃中，實際上，二者相互作用，鈰鋯固溶體穩定γ-Al₂O₃載體的比表面積、阻止γ-Al₂O₃因燒結而造成的相轉變、提高載體γ-Al₂O₃的高溫熱穩定性；而氧化鋁則抑制高溫下鈰鋯固溶體的燒結和晶粒長大。有研究以鈰鋯材料改性Al₂O₃，顯示出儲氧材料和Al₂O₃的共同特點，鈰鋯-氧化鋁復合氧化物被稱為第三代儲氧材料。用鈰鋯基材料與氧化鋁相互改性，制備鈰鋯鋁基復合材料，提高儲氧材料的高溫抗老化能力成為新的研究熱點。