[發明專利]一種改進的ALD方法沉積CeO2

在審

• 申請號: 202110294341.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113058598A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 張桂臻;徐亞蒙;何洪;何澤源;李淑貞
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01D53/94;B01D53/62;B01D53/72;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種改進的ALD方法沉積CeO₂的方法，涉及貴金屬催化技術領域，本發明涉及到的催化劑再生主要包括以下步驟：在手套箱中稱取一定量的四(四甲基庚二酮)鈰和一定量的商用催化劑Pd/Al₂O₃一同混合放入聚四氟乙烯內襯中，密封之后取出，放入烘箱中加熱，然后取出放入馬弗爐中，在空氣氛圍下焙燒，得到Pd/Al₂O₃@CeO₂催化劑，重復以上步驟，即可得到沉積不同厚度的CeO₂層；CeO₂作為保護層，使催化劑熱穩定性得到提升，催化劑在800℃老化后仍然保持較高催化活性。

技術領域

本發明利用改進的原子層沉積(ALD)技術對Pd/Al₂O₃催化劑進行改性，在催化劑表面沉積一層CeO₂，提高催化劑的熱穩定性，涉及一種ALD沉積的制備方法，屬于金屬負載型催化劑技術領域。

背景技術

近年來我國經濟飛速發展，人民生活水平得到巨大改善，同時我國汽車行業也發展迅速，機動車數量日益增多，人均汽車保有量得到提高，但是在生活水平提高的同時，汽車尾氣導致環境惡化的問題也愈發嚴重，隨著人民環保意識的提高，國家和政府也制定了尾氣排放的相關規定，自2020年7月1日起，所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合國6b標準。目前凈化汽車尾氣最有效的催化劑，即貴金屬(Pt、Rh、Pd)負載型催化劑，是車用三效催化劑的活性成分，但是在使用過程中，由于尾氣的高溫環境，會導致貴金屬成分燒結失活，燒結失活后其催化活性大幅度降低，大大降低了凈化效率，鑒于貴金屬價格昂貴且難以用其他組分替代，如何提高催化劑熱穩定性是目前面臨最大的難題之一。

目前，三效催化劑主要是負載型三效催化劑，催化劑的活性位點位于金屬-氧化物界面，而貴金屬顆粒的粒徑影響著催化劑的活性，貴金屬顆粒越小，比表面越大，表現出更加優良的催化活性，但是貴金屬顆粒的燒結會導致催化劑活性降低，故對貴金屬顆粒加以保護意義重大。目前研究最多的方法為在催化劑表面包裹一層氧化物來保護貴金屬顆粒。路軍嶺等(science,2012,335(6073)1205-1208)使用ALD方法法對催化劑整體進行Al₂O₃涂層的包裹，當進行45cycle Al₂O₃沉積包裹后，其催化劑在675℃下反應28h后，催化劑的形貌及活性沒有發生明顯改變，能夠有效地防止催化劑在高溫下出現納米粒子燒結的情況；覃勇等(Chem.Eur.J.2016,22,8438-8443)利用ALD方法對Al₂O₃限域的Pt納米粒子進行包裹Al₂O₃薄層修飾以最大化金屬-氧化物界面，不僅提高了催化劑的催化活性，其穩定性也得到了一定的提高。故ALD沉積氧化物層對提高催化劑熱穩定性有很大幫助；目前文獻報道的為傳統的ALD方法，而本發明則是采用改進的ALD方法對催化劑進行沉積CeO₂。

發明內容

由于ALD沉積CeO₂所需實驗條件苛刻，較多儀器很難達到實驗條件，故本發明目的在于不采用ALD儀器而提供一種操作簡便的、高效的ALD沉積CeO₂方法。

本發明以商用Pd/Al₂O₃催化劑為研究對象。

本發明以Ce(TMHD)₄作為二氧化鈰的前驅體。

本發明可以通過控制循環操作的次數來控制所沉積的氧化物層的厚度。

本發明以改進的ALD方法制備出具有高溫熱穩定性的Pd/Al₂O₃@CeO₂催化劑。

為實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：