CN106000397A - 一种单Rh三效催化剂的制备方法及所得产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单Rh三效催化剂的制备方法及所得产品,步骤是:将Rh胶体纳米颗粒先负载到钇锆氢氧化物固溶体上,再经过焙烧得到铑/钇锆氧化物固溶体,即单Rh三效催化剂。本发明以钇锆氢氧化物作为载体,相较于负载到钇锆氧化物固溶体上,将Rh负载到Y‑Zr氢氧化物固溶体上并进行焙烧处理的过程中,可能有利于形成新的相和活性位,对三效活性有促进作用。所得的催化剂能够实现在较低贵金属Rh负载的情况下具有良好的三效催化活性和抗水热老化性能,这对实际汽车尾气三效催化剂工业具有重要现实的意义。

Description

一种单Rh三效催化剂的制备方法及所得产品
技术领域
本发明涉及一种单Rh三效催化剂的制备方法及所得催化剂,还涉及该催化剂作为汽油车尾气三效催化剂的应用,属于汽油车尾气催化净化技术领域。
背景技术
随着汽车工业的发展,汽车尾气带来的环境污染越来越引起人们的关注。汽油车尾气中主要含有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO x )等,三效催化剂能将氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物同时转化,是治理汽车尾气污染的主流技术。三效催化技术中催化剂是核心,主要由载体,助剂和活性物质三部分组成。其中,用于汽车尾气净化的活性物主要是Pt、Pd、Rh等贵金属。Rh对NO x 具有很好的还原性能,对HC和CO有较好的氧化性能,并具有良好的抗硫中毒能力,因此Rh在三效催化领域有着重要的应用价值。
Rh/ZrO2催化剂是很好的去除NO x 的汽车尾气三效催化剂,并且具有很好的热稳定性 (Iljeong Heo, et al. Applied Catalysis B : Environmental, 2012,121-122, 75-87)。目前,有在Rh/ZrO2催化剂中掺杂La,Ce,Pr或Nd等稀土元素的三效催化剂报道,其中Rh/La-Zr三效催化剂表现出最好的活性和水热稳定性(Hisaya Kawabata, etal. Catal. Sci. Technol. 2014, 4, 697),其他金属掺杂的Rh/ZrO2催化剂报道的较少。虽然Rh/La-Zr三效催化剂表现出最好的活性和水热稳定性,但是长时间处于高温环境会使催化剂产生分相,其材料的相结构水热不稳定,而Y-Zr复合氧化物具有具有很好的抗高温热稳定、化学性质稳定等特点,表面氧空位浓度高,广泛应用于固体氧化物燃料电池和电化学促进催化剂的研究,它还是很好的NO x 存储材料,另外,其相结构水热非常稳定,高温环境不会产生分相。 现今,未见Rh/Y-Zr氧化物单Rh三效催化剂的相关报道,对该催化剂进行研究、和应用对开发高性能三效催化剂有重要意义。
此外,催化剂的制备方法对其催化性能也有较大影响。目前,Rh/ZrO2催化剂采用的负载方式均为贵金属铑直接负载到ZrO2上,而没有将先将铑直接负载到锆的氢氧化物上再通过焙烧得到锆氧化物的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种单Rh三效催化剂的制备方法及所得的单Rh三效催化剂,本发明通过特殊的方法将铑负载到钇锆氧化物固溶体上,所得催化剂活性好,具有良好的水热稳定性,尤其是其空燃比工作窗口和相结构水热稳定,这对实际汽车尾气三效催化剂工业具有重要现实的意义。
本发明单Rh三效催化剂的制备方法包括以下步骤:将Rh胶体纳米颗粒先负载到钇锆氢氧化物固溶体上,再经过焙烧得到铑/钇锆氧化物固溶体,即单Rh三效催化剂。
本发明采用单纯钇锆氧化物作为催化剂载体制备单Rh三效催化剂,这是三效催剂领域还没有研究和应用过的材料。相较于稀土元素La,钇稳定的锆氧化物(YSZ)是非常好的高温氧离子导体,并具有相结构水热稳定、化学性质稳定等特点,有助于提高单Rh三效催化剂的NO x 存储还原能力、抗S性能以及抗水热老化性能。
区别于传统的将贵金属负载到氧化物上制备催化剂的方法,本发明创新性的将Rh胶体纳米颗粒先负载到Y-Zr氢氧化物上,再通过焙烧得到Rh/Y-Zr氧化物。这样得到的催化剂三效催化性能更为显著,这可能与焙烧过程中催化剂活性成分与载体形成了新的相和活性位有关。
上述方法中,钇锆氢氧化物固溶体的制备包括以下步骤:(1)将钇盐和锆盐混合,配成水溶液;(2)将步骤(1)的溶液滴入氨水中,搅拌至沉淀完全;(3)将沉淀物悬浮液抽滤、所得沉淀洗至中性后放入乙醇中密封搅拌保存,得乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体。
上述制备钇锆氢氧化物固溶体的过程中,所得钇锆氢氧化物固溶体在乙醇中保存,最好是在搅拌状态下保存。乙醇可以将氢氧化物固溶体与外界隔离、使其充分分散,也有利于后续焙烧过程中新相的生成。
上述制备钇锆氢氧化物固溶体的过程中,所述钇盐、锆盐均为硝酸盐。钇盐和锆盐的摩尔比为0.1-0.3:0.7-0.9,优选为0.15:0.85。
上述制备钇锆氢氧化物固溶体的过程中,为了使金属离子充分沉淀,氨水过量加入。
上述方法中,Rh胶体纳米颗粒的制备包括以下步骤:向硝酸铑水溶液中加入乙醇,搅拌均匀,所得溶液在搅拌下滴加到氢氧化钠的乙二醇溶液中,在保护性气体保护下升至80-90℃回流1-2h,得含Rh胶体纳米颗粒的溶液。
制备Rh胶体纳米颗粒的过程中,乙二醇既为溶剂又为还原剂,其摩尔量远大于铑的摩尔量。
制备Rh胶体纳米颗粒的过程中,水:乙醇:乙二醇的体积比为2.7-5:3:14.5-15.2。
制备Rh胶体纳米颗粒的过程中,氢氧化钠的加入量维持体系pH>10。
进一步的,单Rh三效催化剂的制备包括以下具体步骤:将含Rh胶体纳米颗粒的溶液滴加到乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体中,所得混合物在保护性气体保护下搅拌升温至80-90℃,保温回流3-4h,完成负载;反应后离心分离,所得固体真空干燥后焙烧,然后水洗干燥,得铑/钇锆氧化物固溶体,即单Rh三效催化剂。
上述制备方法中,将含Rh胶体纳米颗粒的溶液滴加到乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体中,乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体表面富含-OH,有利于Rh胶体纳米颗粒的负载和分散,提高Rh胶体纳米颗粒的负载量和分散性。
进一步的,根据铑的负载量控制铑胶体纳米颗粒和钇锆氢氧化物固溶体的用量。根据铑的负载量计算钇锆氧化物的用量,然后计算得到钇锆氢氧化物的用量,然后按照此用量关系将铑胶体纳米颗粒和钇锆氢氧化物固溶体混合。优选的,按照铑在催化剂中的含量为0.3-0.5wt.%的理论负载量控制铑胶体纳米颗粒和钇锆氢氧化物固溶体的用量。
进一步的,Rh胶体纳米颗粒负载到钇锆氢氧化物固溶体上后,按照以下方式进行焙烧:先在380-410℃空气焙烧2-4 h,再在500-550℃空气焙烧4-6 h。
上述方法中,所述保护性气体为N2、Ar、He等气体。
本发明还保护按照上述方法制备得到的单Rh三效催化剂。该催化剂活性好,具有良好的水热稳定性,尤其是其空燃比工作窗口和相结构水热稳定,这对实际汽车尾气三效催化剂工业具有重要现实的意义。所述单Rh三效催化剂中,钇锆氧化物固溶体中,氧化钇含量 10-30wt.%,氧化锆含量70-90wt.%。
本发明具有以下优点:
(1)本发明采用胶体沉积法,通过NaOH/乙醇/EG保护还原制备Rh胶体纳米颗粒,其粒径是纳米级并且尺寸分布均匀,颗粒高分散。
(2)本发明将Rh胶体纳米颗粒负载到钇锆氢氧化物固溶体上,而不是钇锆氧化物固溶体上。乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体表面富含-OH,有利于NaOH/乙醇/EG保护的Rh胶体纳米颗粒的负载和分散。另外,相较于负载到钇锆氧化物固溶体上,将Rh负载到Y-Zr氢氧化物固溶体上并进行焙烧处理的过程中,可能有利于形成新的相和活性位,对三效活性有促进作用。
(3)本发明所得的单Rh三效催化剂能够实现在较低贵金属Rh负载的情况下具有良好的三效催化活性和抗水热老化性能。在空气/10%水蒸气,1000℃,水热老化24 h后,相比于新鲜催化剂,水热老化催化剂起燃活性略有下降,但水热老化对空燃比工作窗口影响不太明显(变窄10%左右),并且其相结构非常稳定,具有良好的水热稳定性。
附图说明
图1:0.3Rh/YZ和0.3Rh/YZ-h催化剂温度-转化率曲线图。
图2:0.3Rh/YZ和0.3Rh/YZ-h催化剂空燃比-转化率曲线图。
图3:0.3Rh/YZ和0.3Rh/YZ-h催化剂XRD谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行进一步解释说明。下述实施例采用本发明优选的制备方法制备催化剂,步骤如下:
1、制备钇锆氢氧化物,并用乙醇保护。
(1)将钇盐和锆盐混合,配成水溶液;
(2)将步骤(1)的溶液滴入氨水中,搅拌至沉淀完全;
(3)将沉淀物悬浮液抽滤、所得沉淀洗至中性后放入乙醇中密封搅拌保存,得乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体。
2、制备Rh的胶体纳米颗粒,NaOH/乙醇/EG保护。
向硝酸铑水溶液中加入乙醇,搅拌均匀,所得溶液在搅拌下滴加到氢氧化钠的乙二醇溶液中,在保护性气体保护下升至80-90℃回流1-2h,得含Rh胶体纳米颗粒的溶液。
3、将Rh胶体纳米颗粒负载到钇锆氢氧化物上。
(1)将含Rh胶体纳米颗粒的溶液滴加到乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体中,所得混合物在保护性气体保护下搅拌升温至80-90℃,保温回流3-4h,完成负载;
(2)反应后离心分离,所得固体真空干燥后焙烧,然后水洗干燥,得铑/钇锆氧化物,即单Rh三效催化剂。
下述实施例中对催化剂进行温度-转化率活性曲线和空燃比(λ)-转化率活性曲线测试,具体采用以下方法进行:
1. 温度(T)-转化率(%)活性曲线的测定:
催化剂装量为0.21 mL(40-60目),空速为43,000 h-1,实验模拟气体为CO(7500 ppm)、NO(1000 ppm)、C3H6(670 ppm)、C3H8(330 ppm)、O2(7915 ppm)和Ar(平衡)。在不同温度点(120-420℃)由MultiGas 2030型傅里叶变换红外光谱气体分析仪检测反应器进出口中CO、NO以及HC(C3H6和C3H8)的浓度,得到催化剂的温度(T)-转化率(%)活性曲线。T50%、T90%分别是指当CO、HC和NO的转化率均达到50%以上时的起燃温度和达到90%以上时的完全转化温度。
2. 空燃比(λ)-转化率(%)活性曲线的测定:
催化剂装量为0.21 mL(40-60目),空速为43,000 h-1,实验模拟气体为CO(7500 ppm)、NO(1000 ppm)、C3H6(670 ppm)、C3H8(330 ppm)、O2和Ar(平衡)。在反应温度400或420℃下进行空燃比(λ)工作窗口测试。通过调节O2的浓度,来调节空燃比(λ)值(0.6-1.2),由MultiGas 2030型傅里叶变换红外光谱气体分析仪检测反应器进出口中CO、NO以及HC(C3H6和C3H8)的浓度,得到催化剂的空燃比(λ)-转化率(%)活性曲线。
催化剂工作窗口宽度W是指在贫燃和富燃条件下CO、HC和NO的转化率均达到80 %以上时的△λ值。
实施例1
0.3Rh/YZ催化剂的制备
1. Y-Zr氢氧化物固溶体的制备
(1)称量1.1490g Y(NO3)3·6H2O和6.6810g Zr(NO3)4·3H2O,按摩尔比0.15:0.85加40mL超纯水配成溶液,搅拌;
(2)量取13.0mL的氨水,将上述钇锆盐溶液滴加到氨水中,氨水含量为25wt%;
(3)将上述盐溶液沉淀后继续在室温下搅拌4h,抽滤水洗至中性,将沉淀物放入加有乙醇的烧杯中密封搅拌保存,即得到乙醇保护的Y-Zr氢氧化物固溶体。
2. Rh胶体纳米颗粒的制备
(1)量取3.0mL RhCl3水溶液,再加3mL乙醇,搅拌均匀,RhCl3水溶液浓度0.024mol/L;
(2)在四口烧瓶中量取15 mL的NaOH/EG溶液,搅拌均匀,其中,NaOH/EG溶液中氢氧化钠浓度为0.33 mol/L;
(3)将上述Rh/乙醇水溶液滴加到上述NaOH/EG溶液中,搅拌,通N2保护,升温至90℃,保温冷凝回流1h。降温后即得到在NaOH/乙醇/EG溶液中保存的Rh胶体纳米颗粒。
3. 0.3Rh/YZ新鲜催化剂的制备
(1)将上述在NaOH/乙醇/EG溶液中保存的Rh胶体纳米颗粒滴加到上述乙醇保存的钇锆氢氧化物固溶体中,搅拌,通N2保护,升温至80℃,保温冷凝回流3h;
(2)上述悬浮液降温后,3000rpm离心10min分离得到湿固体,再将固体经70℃真空干燥40h后,先将样品经400℃空气焙烧3h,取出样品研磨均匀后,再经500℃空气焙烧5h,最后经3次离心水洗,80℃干燥研磨后得到最终的单Rh三效催化剂,记为0.3Rh/YZ新鲜催化剂。经ICP测试,催化剂中铑的实际负载量为0.174%。
4. 0.3Rh/YZ水热老化催化剂的制备
为了模拟汽车实际行驶80000 km的条件,对上述得到的0.3Rh/YZ新鲜催化剂进行水热老化处理,水热老化处理条件是:把0.3Rh/YZ新鲜催化剂经空气/10%水蒸气(表示空气与水蒸气的混合气体,其中90体积%空气,10体积%水蒸气,下同),1000℃,水热老化24h,得到的水热老化催化剂记为0.3Rh/YZ -h。
对催化剂0.3Rh/YZ和0.3Rh/YZ-h进行X射线粉末衍射(XRD)表征,结果如图3所示。从图中可以看出,新鲜的0.3Rh/YZ催化剂的主相为Y0.15Zr0.85O1.93固溶体,由于Rh负载量低并且高度分散,在XRD谱图中并没有观察到Rh或Rh2O3的相。而经过1000℃、10%水蒸气/空气水热老化24h后的水热老化催化剂0.3 Rh/YZ-h,其主相依然是Y0.15Zr0.85O1.93,并没有出现分相,并且结晶度更高。这说明本发明催化剂相结构水热稳定。
将催化剂0.3Rh/YZ和0.3Rh/YZ-h筛分为40-60目的颗粒,量取0.21mL,对催化剂进行三效活性温度-转化率曲线和空燃比(λ)转化率曲线的测试,结果如图1和图2所示。催化剂三效性能如表1所示。
从催化剂的转化率曲线图以及三效活性数据可以看出,水热老化对该催化剂的起燃活性有所影响(升高60℃左右),但对空燃比窗口活性影响不太明显(变窄9.9%),说明该催化剂活性具有良好的水热稳定性,尤其是空燃比工作窗口水热稳定。
实施例2
按照实施例1的方法制备催化剂,不同的是:制备Y-Zr氢氧化物固溶体时,Y(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·3H2O的摩尔比0.1:0.9,所得催化剂记为0.3Rh/YZ-1。
将所得催化剂按照实施例1的方法进行老化处理,所得老化催化剂记为0.3Rh/YZ-1-h。
对催化剂0.3Rh/YZ-1和0.3Rh/YZ-1-h进行三效性能测试,结果如下表2所示。
实施例3
按照实施例1的方法制备催化剂,不同的是:制备Y-Zr氢氧化物固溶体时,Y(NO3)3·6H2O和 Zr(NO3)4·3H2O的摩尔比0.3:0.7,所得催化剂记为0.3Rh/YZ-2。
将所得催化剂按照实施例1的方法进行老化处理,所得老化催化剂记为0.3Rh/YZ-2-h。
对催化剂0.3Rh/YZ-2和0.3Rh/YZ-2-h进行三效性能测试,结果如下表3所示。
实施例4
0.5Rh/YZ催化剂的制备
1. Y-Zr氢氧化物固溶体的制备
同实施例1。
2. Rh胶体纳米颗粒的制备
(1)量取4.97mL RhCl3水溶液,再加3mL乙醇,搅拌均匀,RhCl3水溶液浓度0.024mol/L;
(2)在四口烧瓶中量取15 mL的NaOH/EG溶液,搅拌均匀,其中,NaOH/EG溶液中氢氧化钠浓度为0.33 mol/L;
(3)将上述Rh/乙醇水溶液滴加到上述NaOH/EG溶液中,搅拌,通N2保护,升温至90℃,保温冷凝回流1h。降温后即得到在NaOH/乙醇/EG溶液中保存的Rh胶体纳米颗粒。
3. 0.5Rh/YZ新鲜催化剂的制备
(1)将上述在NaOH/乙醇/EG溶液中保存的Rh胶体纳米颗粒滴加到上述乙醇保存的钇锆氢氧化物固溶体中,搅拌,通N2保护,升温至80℃,保温冷凝回流3h;
(2)上述悬浮液降温后,3000rpm离心10min分离得到湿固体,再将固体经70℃真空干燥40h后,先将样品经380-410℃空气焙烧2-4h,取出样品研磨均匀后,再经500-550℃空气焙烧4-6h,最后经3次离心水洗,80℃干燥研磨后得到最终的单Rh三效催化剂,记为0.5Rh/YZ-1新鲜催化剂;
另外,上述悬浮液降温后,3000rpm离心10min分离得到湿固体,再将固体经70℃真空干燥40h后,将样品直接在500-550℃空气焙烧4-6h,最后经3次离心水洗,80℃干燥研磨后得到最终的单Rh三效催化剂,记为0.5Rh/YZ-2新鲜催化剂。
4. 0.5Rh/YZ水热老化催化剂的制备
按照实施例1的方法,将催化剂0.5Rh/YZ-1和0.5Rh/YZ-2进行老化处理,得到的水热老化催化剂记为0.5Rh/YZ -1-h、0.5Rh/YZ-2-h。
对催化剂进行三效性能测试,结果如下表4所示,从表中可以看出两步焙烧比一步焙烧更能提高催化剂的活性。
对比例1
0.3Rh/YZ-3催化剂的制备
1. Y-Z氢氧化物固溶体的制备
按照实施例1的方法进行操作,不同的是:抽滤水洗至中性的Y-Z氢氧化物固溶体放入加有丙酮的烧杯中密封搅拌保存。
2. Rh胶体纳米颗粒的制备
同实施例1。
3. 0.3Rh/YZ-3新鲜催化剂的制备
同实施例1,所得单Rh三效催化剂记为0.3Rh/YZ-3新鲜催化剂。
4. 0.3Rh/YZ-3-h水热老化催化剂的制备
同实施例1,所得水热老化催化剂记为0.3Rh/YZ-3-h。
催化剂0.3Rh/YZ-3和0.3Rh/YZ-3-h的起燃温度(T50%)、完全转化温度(T90%)以及空燃比工作窗口(W)如下表5所示,从表1和表5的对比可以看出:将Y-Z氢氧化物固溶体保存在乙醇中有利于提升催化剂的活性。
对比例2
0.3Rh/YZ-4催化剂的制备
1. Y-Z氢氧化物固溶体的制备
同实施例1。
2. Rh胶体纳米颗粒的制备
(1)量取6.0mL RhCl3水溶液,搅拌均匀,RhCl3水溶液浓度0.012mol/L;
(2)在四口烧瓶中量取15 mL的NaOH/EG溶液,搅拌均匀,其中,NaOH/EG溶液中氢氧化钠浓度为0.33 mol/L;
(3)将上述Rh/水溶液滴加到上述NaOH/EG溶液中,搅拌,通N2保护,升温至90℃,保温冷凝回流1h。降温后即得到在NaOH/EG溶液中保存的Rh胶体纳米颗粒。 3. 0.3Rh/YZ-4新鲜催化剂的制备
同实施例1,所得单Rh三效催化剂记为0.3Rh/YZ-4新鲜催化剂。
4. 0.3Rh/YZ-4-h水热老化催化剂的制备
同实施例1,所得水热老化催化剂记为0.3Rh/YZ-4-h。
催化剂0.3Rh/YZ-4和0.3Rh/YZ-4-h的起燃温度(T50%)、完全转化温度(T90%)以及空燃比工作窗口(W)如下表6所示,从表1和表6的对比可以看出:Pd胶体纳米颗粒的制备方式对催化剂的活性有一定影响。
对比例3
0.3Rh/YZ-5催化剂的制备
1. Y-Z氧化物固溶体的制备
按照实施例1的方法进行操作,不同的是:将Y-Z氢氧化物固溶体经80℃过夜干燥研磨后,500℃焙烧5h得到Y-Z氧化物固溶体。再将Y-Z氧化物固溶体放入加有乙醇的烧杯中密封搅拌保存。
2. Rh胶体纳米颗粒的制备
同实施例1。
3. 0.3Rh/YZ-5新鲜催化剂的制备
同实施例1,所得单Rh三效催化剂记为0.3Rh/YZ-5新鲜催化剂。
4. 0.3Rh/YZ-5-h水热老化催化剂的制备
同实施例1,所得水热老化催化剂记为0.3Rh/YZ-5-h。
催化剂0.3Rh/YZ-5和0.3Rh/YZ-5-h的起燃温度(T50%)、完全转化温度(T90%)以及空燃比工作窗口(W)如下表7所示,从表1和表7的对比可以看出:将胶体Rh先负载到钇锆氢氧化物上再焙烧比直接负载到钇锆氧化物上所得的催化剂的性能明显提高。

Claims (10)

1.一种单Rh三效催化剂的制备方法,其特征是:将Rh胶体纳米颗粒先负载到钇锆氢氧化物固溶体上,再经过焙烧得到铑/钇锆氧化物固溶体,即单Rh三效催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:钇锆氢氧化物固溶体的制备包括以下步骤:(1)将钇盐和锆盐混合,配成水溶液;(2)将步骤(1)的溶液滴入氨水中,搅拌至沉淀完全;(3)将沉淀物悬浮液抽滤、所得沉淀洗至中性后放入乙醇中密封搅拌保存,得乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,钇盐、锆盐均为硝酸盐。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征是:钇盐和锆盐的摩尔比0.1-0.3:0.7-0.9,优选 0.15:0.85。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:Rh胶体纳米颗粒的制备包括:向硝酸铑水溶液中加入乙醇,搅拌均匀,所得溶液在搅拌下滴加到氢氧化钠的乙二醇溶液中,在保护性气体保护下升至80-90℃回流1-2h,得含Rh胶体纳米颗粒的溶液。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征是:制备Rh胶体纳米颗粒的过程中,水:乙醇:乙二醇的体积比为2.7-5:3:14.5-15.2;氢氧化钠加入量维持体系pH>10。
7.根据权利要求1、2或5所述的制备方法,其特征是:将含Rh胶体纳米颗粒的溶液滴加到乙醇保护的钇锆氢氧化物固溶体中,所得混合物在保护性气体保护下搅拌升温至80-90℃,保温回流3-4h,完成负载;反应后离心分离,所得固体真空干燥后焙烧,然后水洗干燥,得铑/钇锆氧化物固溶体,即单Rh三效催化剂。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法,其特征是:按照铑在催化剂中的含量为0.3-0.5wt.%的理论负载量控制铑胶体纳米颗粒和钇锆氢氧化物固溶体的用量。
9.根据权利要求1或7所述的制备方法,其特征是:Rh胶体纳米颗粒负载到钇锆氢氧化物固溶体上后,按照以下方式进行焙烧:先在380-410℃空气焙烧2-4 h,再在500-550℃空气焙烧4-6 h。
10.按照权利要求1-7中任一项所述的单Rh三效催化剂的制备方法所得的单Rh三效催化剂。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109107571A (zh) * 2018-07-18 2019-01-01 昆明贵研催化剂有限责任公司 一种有效消除尾气中CO和NOx的单Rh催化剂
CN113774428A (zh) * 2021-07-28 2021-12-10 浙江大学衢州研究院 一种高效钴铑氢氧化物纳米颗粒/碳布电极的制备方法及其产品和应用
US11583834B2 (en) 2017-09-18 2023-02-21 Ford Global Technologies, Llc Catalyst for automotive emissions control

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101074490A (zh) * 2007-06-15 2007-11-21 北京工业大学 球状、蝴蝶结状和八面体状多晶Ce0.6 Zr0.3Y0.1O2微米粒子制备方法
CN101790417A (zh) * 2007-08-27 2010-07-28 丰田自动车株式会社 废气净化催化剂
CN102527403A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 浙江工业大学 一种铈基固溶体催化剂及制备方法
JP2015150486A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 水素製造用触媒、水素製造用触媒の製造方法及び水素製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101074490A (zh) * 2007-06-15 2007-11-21 北京工业大学 球状、蝴蝶结状和八面体状多晶Ce0.6 Zr0.3Y0.1O2微米粒子制备方法
CN101790417A (zh) * 2007-08-27 2010-07-28 丰田自动车株式会社 废气净化催化剂
CN102527403A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 浙江工业大学 一种铈基固溶体催化剂及制备方法
JP2015150486A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 水素製造用触媒、水素製造用触媒の製造方法及び水素製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11583834B2 (en) 2017-09-18 2023-02-21 Ford Global Technologies, Llc Catalyst for automotive emissions control
CN109107571A (zh) * 2018-07-18 2019-01-01 昆明贵研催化剂有限责任公司 一种有效消除尾气中CO和NOx的单Rh催化剂
CN113774428A (zh) * 2021-07-28 2021-12-10 浙江大学衢州研究院 一种高效钴铑氢氧化物纳米颗粒/碳布电极的制备方法及其产品和应用
CN113774428B (zh) * 2021-07-28 2022-09-23 浙江大学衢州研究院 一种高效钴铑氢氧化物纳米颗粒/碳布电极的制备方法及其产品和应用

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