[發明專利]鈀?稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑制法及其產品和應用

在審

• 申請號: 201710618352.7
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107486204A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 何丹農;張芳;章龍;王巖巖;林琳;葛美英;金彩虹
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/89;B01D53/94
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司31208
• 代理人: 董梅

技術領域

本發明屬于材料化學技術領域，涉及一種鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

汽車帶來了極大的出行便利，但與此同時，其所排放的尾氣如 NO_X、 CO、 HC等不僅對人體有直接的生理毒害，還嚴重污染大氣環境，造成溫室效應和酸雨等。減少尾氣排放的措施根據其相對于內燃機的位置可分為機前措施、機內措施和機后措施等。其中機后措施是目前公認的對汽車尾氣排放進行控制的最有效措施，具體方式為將尾氣催化凈化器（即三元催化器）安裝在汽車排氣管上，在理想條件下可削減90%以上的排放物。

早期三元催化器最早可追溯到上世紀70年代。當時通過在球狀Al₂O₃上負載Pt和Pd，可實現CO 和HC的凈化，為了減少NOx 的排放, Rh被加入作為催化組元。由于Pd的價格比Pt、Rh要低, 資源相對較豐富,而且在低溫下活性和耐熱性也優于后兩者。因此為了降低催化器的成本, 提高催化劑的抗熱性, 單鈀催化劑成為三元催化劑發展的一個重要方向。上世紀90年代, 國內外的科研工作者將Pd添加鈰(Ce)負載在Al₂O₃上，得到對NOx活性較好的Pd-Ce-Ba/Al₂O₃，也有將少量貴金屬Pd 和稀土元素La、Ce和過渡金屬混合在一起研制成了Pd-稀土催化劑, 對CO、HC 的氧化具有低的起燃溫度和高的活性以及良好的熱穩定性, 對NOx的還原能力達到Pt-Rh 催化劑的85%以上。稀土催化劑相對于貴金屬催化劑不僅成本低,而且能獲得滿意的凈化效果。目前應用較廣的稀土催化劑主要是鈣鈦礦復合型氧化物催化劑, 國內外工作者對其進行了深入研究, 其對CO和HC有較高的轉化活性, 但對NOx的還原活性要低于貴金屬催化劑。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明目的在于：提供一種鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑的制備方法。

本發明的再一目的在于：提供所述制備方法獲得的鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑產品。

本發明的又一目的在于，提供所述制備方法獲得的鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑產品應用。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑的制備方法，以有機物作為助燃劑，溶于水中，將可溶于水的稀土鹽和過渡族鹽分散于助燃劑表面，然后，加入氯化鈀，在空氣中加熱至自燃形成Pd-ABO₃粉體，包括如下步驟：

a.將助燃劑溶于去離子水中，溶液濃度為0.2mol/L，得到溶液A；

b.將稀土金屬與過渡族金屬的可溶性鹽溶于去離子水中，用磁力攪拌器攪拌約1h，得到混合液B；

c.將混合液B加入A中得到混合液C，繼續攪拌0.5h~2h后，將氯化鈀加入C溶液，待完全溶解后將混合液放在電阻絲爐上加熱至自燃，其中，稀土鹽和過渡族鹽混合的摩爾比例為(0.2~0.8):(0.8~0.2)；

d.將燃后的泡沫體在研缽中研碎成粉體，粉體放入馬弗爐中煅燒，升溫速度2~10^oC/min，加熱范圍600~1000^oC，時間2~5小時，得到Pd-ABO₃粉體。

在上述方案基礎上，所述的稀土離子：過渡族金屬離子的摩爾比=1:1，其中Pd在過渡族金屬的比例為1-5%。

在上述方案基礎上，所述的稀土鹽為硝酸鑭、氯化鈰的一種，所述的過渡族鹽為硝酸鐵、硝酸鎳，乙酸鈷，鈦酸四正丁酯的一種或兩種混合，最后混合溶液中稀土金屬離子和過渡族金屬離子的濃度為0.5~5mol/l。

所述的助燃劑為甘氨酸、檸檬酸、EDTA的一種。

本發明提供一種根據權利要求1-4任一所述制備方法得到的鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑。

本發明還提供一種根據上述方法獲得產品鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑在汽車尾氣治理的應用。

本發明提供了一種燃燒法制備鈀-稀土鈣鈦礦汽車尾氣催化劑的方法。結合了貴金屬和稀土復合氧化物的催化特性，同時具有自身回復特性，有更高的高溫穩定性和抗中毒性，通過混合稀土進一步降低成本的潛力。

經測試粉體具有良好的催化活性，能夠有效改善汽車尾氣污染，可見這一發明所提供的燃燒法制備催化劑粉體，操作簡便也利于后續的工業應用。