[發明專利]鈰鋯基復合氧化物及其制備方法和負載的汽車尾氣凈化催化劑

在審

• 申請號: 202011354933.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112827491A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 王健禮;鄧杰;李珊珊;陳耀強;焦毅;徐海迪
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/10;B01J37/02;B01J37/03;B01J35/10;B01J37/16;B01J37/18;C01G25/00;B01D53/94;B01D53/56;B01D53/72
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種鈰鋯基復合氧化物及其制備方法和負載的汽車尾氣凈化催化劑，所述鈰鋯基復合氧化物，為純鈰鋯復合氧化物，或含有摻雜元素的氧化物的多元鈰鋯基復合氧化物，包括氧化鈰10～70％，氧化鋯20～70％，摻雜元素氧化物0～10％；所述復合氧化物的晶體結構中含有燒綠石結構。本發明首先制備高熱穩定的具備高比表面積的初始鈰鋯基復合氧化物，然后進行還原處理，到含部分燒綠石結構的高比表面積的鈰鋯基復合氧化物。本發明制備的復合氧化物即使暴露于較高溫度后仍然能夠保持高比表面積和高儲/釋氧性能，獲得了一種同時兼具高比表面積和燒綠石結構的鈰鋯基復合氧化物，解決高比表面積和燒綠石結構難以并存的難題，進一步提高汽車尾氣凈化催化劑的催化活性。

技術領域

本發明屬于汽車尾氣凈化催化劑領域，具體涉及金屬復合氧化物、制造該復合氧化物的方法及該復合氧化物在汽車尾氣凈化催化劑中的應用。

背景技術

機動車尾氣中的有害成分主要包括碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NO_x)、一氧化碳(CO) 和顆粒物(PM)，直接造成對人體健康和大氣環境的嚴重危害。進一步，已經證實機動車尾氣二次污染是霧霾的主要來源，其對近地面臭氧(O₃)形成的貢獻也不可小覷。因此，為了保護大氣環境實現生態環境和社會可持續發展，減少機動車尾氣污染勢在必行，這也是目前及未來很長一段時間我國環境保護的重要課題之一。

目前，三效催化劑(TWCs)是凈化汽車尾氣最有效的途徑，它能在理論空燃比(A/F)附近將HC、NO_x和CO三種污染物同時凈化。而鈰鋯基復合氧化物是TWCs中的關鍵組分之一。當氣氛貧氧時，鈰鋯基復合氧化物釋放出氧氣，當氣氛富氧時，鈰鋯基復合氧化物吸收氧氣，起抑制A/F波動確保TWCs穩定催化效率的作用，這種性能被稱為儲/釋氧性能(以下簡稱OSC)。因此，鈰鋯基復合氧化物OSC的優劣(尤其是低溫范圍的OSC)直接影響TWCs 對尾氣的凈化效率。此外，鈰鋯基復合氧化物與貴金屬之間的相互作用一方面可以穩定貴金屬的分散，另一方面形成的載體-貴金屬界面往往對催化活性有促進作用。因此，較大的比表面積、較大孔容和合適的孔徑分布也是鈰鋯基復合氧化物催化應用的重要性質。同時具備優異的OSC和優異織構性能的高性能鈰鋯基復合氧化物的制備技術是開發具備市場競爭力的汽車尾氣凈化催化劑的核心技術和源頭技術。

專利CN 103635430A采用沉淀法，通過設計“T”型反應器控制金屬前驅體鹽溶液與沉淀劑的接觸時間，制備了鈰鋯復合氧化物，該復合氧化物的最大還原性溫度在520～564℃較低溫度范圍內，但該復合氧化物在1000℃下焙燒4h后BET比表面積僅有20m²/g。

專利CN 103492067A采用共沉淀法，制備了鈰鋯鑭鐠硅及摻雜其他稀土元素的復合氧化物，該復合氧化物在1000℃下焙燒4h后BET比表面積在33～49m²/g中等水平范圍內，最大還原性溫度在550～580℃較高溫度范圍內。