[發明專利]高耐久性Pt基整體式汽油車三效催化劑及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110136806.3
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112808270A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 焦毅;江雪;王健禮;牟嘉琳;陳耀強
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;F01N3/10;B01J35/10
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明公開了一種高耐久性Pt基整體式汽油車三效催化劑及制備方法和應用，將Pt使用強弱雙還原劑液相還原浸漬法負載在CeZrO₂載體上得到催化劑粉體材料，再將催化劑粉體材料涂覆在堇青石基體上制備而成；Pt總負載量0.4～3.0wt％。本發明利用乙二醇的溫和還原性與抗壞血酸的強還原性同時還原硝酸鉑溶液得到納米級的Pt膠體溶液，再將其負載在CeZrO₂載體上，通過調變Pt的價態與分散制備的三效催化劑能夠提高CO、HC、NO活性和抗高溫老化性能。

技術領域

本發明屬于整體式催化劑制備技術領域，尤其屬于機動車尾氣凈化催化劑制備技術領域，特別涉及高耐久性Pt基整體式汽油車三效催化劑及制備方法和應用，具體為基于強弱雙還原劑液相還原浸漬法的高耐久性Pt基高耐久性Pt基整體式汽油車三效催化劑。

背景技術

機動車尾氣污染嚴重威脅著人類的生存環境和身體健康。汽油車保有量在機動車中占比最大，其尾氣污染治理成為大氣污染控制、環境保護的關鍵環節。三效催化劑(TWCs)能同時將一氧化碳(CO)、烴類化合物(HC)、氮氧化合物(NO_x)轉化為無害的水(H₂O)、一氧化碳(CO₂)和氮氣(N₂)。目前，滿足國VI階段排放標準的汽油車三效催化劑主要以PGM族(Pt、Pd、Rh)多種貴金屬為活性組分，以高比表面、高熱穩定的Al₂O₃和具有儲放氧性能的CeO₂基材料等多種材料為載體。然而，高溫(1000℃)、高空速(3-10萬h^-1)、復雜反應體系、非穩態等苛刻的尾氣環境和更高的排放標準對三效催化劑低溫活性、高溫耐久性要求更高。低溫活性和高溫耐久性是當下制約三效催化劑發展的關鍵核心問題，而高溫下貴金屬燒結、團聚是三效催化劑低溫活性、高溫穩定性下降的主要原因。通過調控貴金屬微化學狀態(尺寸、價態、分散度等)來緩解高溫下貴金屬燒結，能夠有效改善低溫活性和高溫穩定性，同時降低貴金屬使用量。

因此，本發明開發了一種貴金屬價態及尺寸可控調節的方法，并將其應用于三效催化劑，開發出一種低溫活性和高溫穩定性均優異的三效催化劑，對于滿足未來準零排放標準的汽油車后處理系統的開發具有重要意義。

發明內容

本發明公開了一種基于強弱雙還原劑液相還原浸漬法的高耐久性Pt基三效催化劑及其制備方法。

本發明通過以下技術方案實現：

高耐久性Pt基整體式汽油車三效催化劑的制備方法，將Pt使用強弱雙還原劑液相還原浸漬法負載在CeZrO₂載體上。

所述的Pt總負載量0.4～3.0wt％。

具體的，包括以下步驟：

(1)采用液相還原浸漬法制備還原Pt納米粒子膠體溶液，還原劑為抗壞血酸和乙二醇，乙二醇同時作為溶劑，60～80℃水浴攪拌5h；

(2)稱取計量比的CeZrO₂載體，倒入步驟(1)得到的Pt納米粒子膠體溶液，80℃攪拌2h；

(3)將步驟(2)得到的混合物置于干燥箱中在60～120℃干燥6～12h，然后在馬弗爐中于450～550℃焙燒3h，得到催化劑粉末；

(4)將步驟(3)中得到的催化劑置于850～950℃焙燒4～5h得到催化劑粉末材料；

(5)將步驟(4)制備得到的催化劑粉末涂覆在堇青石上，經干燥、焙燒，制得整體式催化劑。

其中，所述的抗血酸與乙二醇的摩爾比為1:50。