CN107020153A

CN107020153A - 利用基于溶液的纳米颗粒涂覆工艺制造的抗烧结低成本催化剂

Info

Publication number: CN107020153A
Application number: CN201710043844.8A
Authority: CN
Inventors: R·J·戴; X·肖; G·齐
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2017-08-08
Also published as: DE102017101237A1; US9649627B1

Abstract

提供了抗高温烧结的催化剂以及制备这些抗高温烧结催化剂的方法。当金属纳米颗粒和载体具有多孔金属氧化物涂层时，催化剂包括结合至金属氧化物载体的金属纳米颗粒。可以通过使结合至金属氧化物载体的金属纳米颗粒与金属盐的溶液接触、干燥金属盐溶液、煅烧金属盐以在金属纳米颗粒和金属氧化物载体上生成多孔金属氧化物涂层来制备该催化剂。

Description

利用基于溶液的纳米颗粒涂覆工艺制造的抗烧结低成本催化剂

技术领域

本公开涉及在高温下抗烧结的催化剂以及用于制备在高温下抗烧结的催化剂的低成本方法。

背景技术

本部分提供涉及本发明的背景信息，却不一定是现有技术。

金属纳米颗粒可以成为在各种应用(例如，用于燃料、化学制品和药品的生产，以及用于来自汽车、工厂和发电厂的排放物控制)中使用的催化剂的活性部位的组成部分。由于金属纳米颗粒倾向于聚集，这会减小它们的表面区域并降低活性部位的可接近性，因此，它们经常耦接到载体材料。该载体在物理上使得金属纳米颗粒分离，以防止其聚集，并用来增加它们的表面区域并增强活性部位的可接近性。因而，催化剂系统通常包括一种或多种化合物；多孔催化剂载体材料；以及一种或多种可选的活化剂。

在连续使用之后，尤其是在升高的温度下，包括被载金属纳米颗粒的催化剂系统由于烧结而失去催化活性，例如在高温下发生的热失活。通过各种机理，烧结导致金属颗粒在载体上的尺寸分布的变化以及平均颗粒尺寸的增大；因此，减小了活性催化剂化合物的表面区域。例如，颗粒迁移和聚结属于烧结的一种形式，其中，金属纳米颗粒的颗粒移动或扩散穿过载体表面，或通过蒸汽相，并与另一纳米颗粒聚结，引起纳米颗粒增长。烧结的另一种形式是奥斯特瓦尔德熟化，其中自由能的差异以及集中在载体表面上的局部原子驱动移动物质的迁移。在烧结过程发生之后，催化剂活性可能减少。因此，催化剂系统经常负载足够量的被载金属纳米颗粒，以补偿随时间的催化剂活性的损失，并继续能够，例如，在经过长时间高温下操作后符合排放标准。

采用多种技术，以减少金属纳米颗粒催化剂的烧结。例如，金属与其他金属形成合金；通过，例如，原子层沉积，无定型涂层将金属纳米负载颗粒包裹，并且试图将稳固金属纳米颗粒锚定在载体上。然而，这些基于化学处理的技术导致有限的成效。相应地，仍然存在改善抗烧结催化剂的需求。

发明内容

本部分提供对本发明的总的概述，其不是对其所有范围或全部特征的全面公开。

本技术提供一种制备抗烧结催化剂系统的方法。催化剂系统可以包括至少一种催化剂活性材料和多孔载体。该方法包括使结合至载体上的颗粒与包括金属盐的溶液接触；将金属盐沉积在颗粒和载体上；并且煅烧金属盐，以生成在颗粒和载体上的金属氧化物的多孔涂层。

本技术也提供另一种制备抗烧结催化剂系统的方法。该方法包括将纳米颗粒催化剂结合至包括金属氧化物的载体上；将金属盐涂覆在纳米颗粒催化剂和载体的表面；并且，以大于或等于约120℃且小于或等于约180℃的温度，加热纳米颗粒催化剂、载体和金属盐，时间大于或等于约2分钟且小于或等于约60分钟，从而生成包括金属氧化物纳米颗粒的多孔涂层。多孔涂层设置在纳米颗粒催化剂和载体上。

而且，本技术提供一种抗烧结的催化剂系统。该催化剂系统包括结合至金属氧化物载体的铂族金属催化剂；以及设置在铂族金属催化剂和金属氧化物载体上的金属氧化物纳米颗粒涂层。在一些变型中，涂层的孔隙率大于或等于约20％且小于或等于约70％。涂层的平均孔径大于或等于约0.5nm且小于或等于约30nm，可选择地大于或等于约10nm且小于或等于约30nm，在其他变型中，其平局孔径大于或等于0.5nm且小于或等于约20nm，可选择地大于或等于约10nm且小于或等于约20nm。催化剂是抗烧结的。

从这里所提供的描述来看，其它区域的应用显而易见。本发明内容中的描述和具体实例仅以示意性为目的，而不旨在限定本发明的范围。

附图说明

这里的所描述的附图仅以对所选实施例以及并非所有的可行实现形式的示意性为目的，不旨在限制本发明的范围。

图1是根据本技术某些方面制备的抗烧结催化剂系统的示意图。

图2是图1的一部分的分解图，示出了结合至金属氧化物载体的金属纳米颗粒催化剂以及设置在金属纳米颗粒催化剂和金属氧化物载体上的多孔涂层；以及

图3是示出了分散测试结果的图表。

在所有的附图中，相应的附图标记指代相应的部件。

具体实施方式

提供这些实施例，以使得本发明将是详尽且完整的且将把本发明的范围充分地传达给所属领域的技术人员。阐述了许多特定细节，诸如特定组分、成分、装置和方法的实例，以便提供本发明的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员明显的是，不需要使用具体细节，示例性实施例可以以不同形式而实现，并且这些形式都不应理解为对发明范围的限制。在一些示例性实施例中，不会详细描述公知的工艺、公知的装置结构和公知的技术。

这里所使用的术语只是用于描述具体示例性实施例，而不旨在限制。如这里所用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”可以旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此说明存在所陈述的特征、元件、组分、步骤、整体、操作和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或组群的存在或增加。尽管开放式术语“包括”应理解为非限制术语，用于描述和要求保护这里提出的多个实施例，但是在某些方面，该术语可以可替换地理解为更具限制性的术语，诸如“由...组成”或“基本由...组成”。因此，对于任何描述组分、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤的给定实施例，本发明也具体地包括由有以下组成或基本有以下组成的实施例：该所描述的组分、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤。在“由...组成”的情形中，可替换的实施例不包括任何额外的组分、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤，但是在“基本由...组成”的情形中，实质上影响到本质和新颖特性的任何额外的组分、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤都不包括在该实施例中，而实质上不影响到本质和新颖特性的任何额外的组分、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或工艺步骤可以包括在该实施例中。

除非被具体识别为以一种次序进行，这里所述的任何方法步骤、工艺和操作不应理解为必定需要以所讨论或所示的具体次序进行。还应注意，除非另有说明，否则可以采用额外的或替换的步骤。

当部件、元件或层被指为“在”、“接合到”、“连接到”或“耦接到”另一个元件或层，其可能直接在、接合、连接或耦接到另一个部件、元件或层，或者可以存在对元件或层的干涉。相反地，当元件被指为“直接在”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一个元件或层，可以不存在对元件或层的干涉。应当以类似的方式来解释用于描述元件之间关系的其他词语(例如，“在......之间”和“直接在......之间”，“邻近”和“直接邻近”等)。如这里所用，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列的事物的任意和所有组合。

空间或时间相对术语，诸如“之前”、“之后”“内(部)”、“外(部)”、“之下”、“低于”、“之上”、“高于”等，如图中所示出，在这里可以用于便于描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间或时间相对术语可以旨在包括，除了图中描绘的方位之外，使用中或操作中的装置或系统的不同方位。

贯穿本发明的是，用数值表示对范围的大致度量或界限，从而包括对给定值的微小偏差以及具有所提及值的约值和与所提及值完全相等的值的实施例。本说明书中(包括所附权利要求书)的所有参数数值(例如，关于数量或条件的)应被理解为在一切情况下被术语“大约”修饰，不论“大约”是否出现在数值前。“大约”表示，所述数值允许稍许的不精确(一定程度上近似于数值中的精确值；大约或相当地接近数值；接近地)。如果由“大约”所造成的不精确不在本领域中作此通常意义的另外理解，则这里所用的“大约”至少表示可能在度量和使用这样的参数时产生的变型。

此外，公开的范围包括所有值的公开以及在整个范围内进一步分割的范围，包括针对范围给定的端点和子范围。如本文所用，除非另有说明，范围包括端点，并且包括所有不同值以及在整个范围内进一步划分范围的公开。因此，例如，范围“从A到B”或“从大致的A到大致的B”包括A和B。

将更详细地参考附图描述示例性实施例。

用于稳定金属纳米颗粒的基于化学处理的方法取得了有限的成效。因此，本技术提供一种用于最小化或消除烧结的基于溶液的方法。该方法生成在被载金属纳米颗粒上的多孔涂层，其通过抑制老化而减少了由烧结导致的催化剂活性损失。当前的基于溶液的方法，相对于其他基于化学处理的方法，是一种低成本的湿化学处理工艺，其产生更高的高温耐久性并且降低了催化剂金属负载要求，这导致了极大的成本节约。例如，相对于具有相同催化剂和载体材料的，却没有多孔涂层的传统催化剂系统，本技术可以将金属负载要求降低30％或以上，40％或以上，50％或以上，60％或以上，70％或以上，80％或以上，或者90％或以上，如，从约30％到约90％，从约40％到约80％，从约50％到约80％，从约60％到约80％，或者从约70％到约80％。

相应地，本技术提供一种通过基于溶液的方法制备催化剂的方法。该方法包括将至少一种纳米颗粒催化剂结合至包括金属氧化物的载体。该纳米催化剂包括铂族金属(PGM)纳米颗粒(诸如钌、铑、钯、锇、铱或铂的纳米颗粒中的一种或多种)、贵金属(诸如Re、Cu、Ag、Au或Hg的纳米颗粒中的一种或多种)、其他金属(诸如Na、K、Mg、Ca或Ba的纳米颗粒中的一个或多个)或者其组合。纳米颗粒催化剂的最大直径可以大于或等于约2nm且小于或等于约10nm，诸如直径约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、或约10nm。

催化剂载体可以包括金属氧化物，其选自包括Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、MgO、ZnO、BaO、K₂O、Na₂O、CaO及其组合的组。载体直径大于或等于约0.8μm且小于或等于约5μm、大于或等于约1μm且小于或等于约4μm、大于或等于约1.5μm且小于或等于约3.5μm、或者大于或等于约2μm且小于或等于约3μm，诸如直径约0.8μm、约1μm、约1.5μm、约2μm、约2.5μm、约3μm、约3.5μm、约4μm、约4.5μm或约5μm。

在获取结合至催化剂载体的催化剂颗粒(这里也称为被载纳米颗粒)后，方法包括使被载纳米颗粒接触到包括溶解在溶剂中的金属盐的溶液。在多个实施例中，金属盐是包括Al、Ce、Zr、Ti、Si、Mg、Zn、Ba、K、Na、Ca及其组合的盐。此外，金属盐浓度可以，相对于催化剂载体的重量，大于或等于约1重量％且小于或等于约50重量％。在非限制性实例中，Al的盐包括AlCl₃、Al(NO₃)₃、Al(OH)₃、Al₂(SO₄)₃、Al(ClO₃)₃、AlO4P以及Al(PO₃)₃；Ce的盐包括Ce(NO₃)₃、Ce(OH₄)、Ce₂(SO₄)₃以及Ce(SO₄)₂；Zr的盐包括Zr(HPO₄)₂、Zr(OH)₄以及Zr(SO₄)2；Ti的盐包括TiOSO₄和TiOPO₄；Si的盐包括SiPO₄(OH)；Mg的盐包括MgSO₄、Mg(NO₃)₂、MgHPO₄以及Mg₃(PO₄)₂；Zn的盐包括Zn(NO₃)₂、Zn₃(PO₄)₂以及ZnSO₄；Ba的盐包括BaCO₃、BaCl₂以及BaCrO₄；K的盐包括KHSO₄、KCl、K₂CO₃、K₂CrO₄、K₂Cr₂O₇、KOH、KIO₃、KI、K₂MnO₄、KVO₃、K₂MoO₄、KNO₃、KClO₄、K₂S₂O₈、K₂HPO₄、K₄P₂O₇以及K₂SO₄；Na的盐包括NaBr、NaCl、Na₂CO₃、Na₂CrO₄、HCOONa、NaHSO₄、NaOH、NaBO₂、Na₂O₃Si、NaVO₃、Na₂MoO₄、NaNO₃、NaOOCCOONa、NaMnO₄、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、Na₂H₂P₂O₇、Na₄P₂O₇、Na₂SO₄以及Na₃P₃O₉；Ca的盐包括CaCl₂、CaCO₃、CaFPO₃、Ca(OH)₂、Ca(IO₃)₂、Ca(NO₃)₂、Ca(NO₂)₂、CaC₂O₄、Ca(H₂PO₄)₂、Ca₂P₂O₇以及CaSO₄；以及这些盐的任意组合。溶剂是非限制性的，且可以是水、酒精或其他有机溶质。

其次，方法包括将金属盐涂覆到催化剂纳米颗粒和催化剂载体的表面。将金属盐涂覆到纳米颗粒和载体的表面包括：将溶剂从被载纳米颗粒中移除，可以是通过蒸发或干燥，并且将金属盐沉积在纳米颗粒和载体的表面。在多个实施例中，溶剂的蒸发或干燥是通过增大温度或减小与金属盐溶液接触的被载纳米颗粒的压力，从而将金属盐沉积在纳米颗粒和载体表面，而实现的。在多个实施例中，干燥是在以下温度下实现的：大于或等于约50℃且小于或等于约250℃，诸如约50℃、约100℃、约150℃、约200℃或约250℃。干燥进行的时间大于或等于约2分钟且小于或等于约60分钟，诸如约2分钟、约4分钟、约6分钟、约8分钟、约10分钟、约20分钟、约40分钟或约60分钟。然而，可以理解，其他可以采用其他温度和持续时间，来将溶剂从被载纳米颗粒上移除。

该方法还包括：煅烧金属盐，以在颗粒和载体上生成结晶的、金属氧化物的多孔涂层，其中金属氧化物来自金属盐。多孔涂层的孔隙率(即相对于涂层体积的孔隙体积)大于或等于约20％且小于或等于约70％，诸如孔隙率约20％、约30％、约40％、约50％、约60％或约70％。在一些实施例中，将金属盐涂覆到催化剂纳米颗粒和催化剂载体的表面与煅烧同时进行。煅烧包括将纳米颗粒催化剂、载体和金属盐加热，温度大于或等于约100℃且小于或等于约1000℃，诸如温度约100℃、约150℃、约200℃、约250℃、约300℃、约350℃、约400℃、约450℃、约500℃、约550℃、约600℃、约650℃、约700℃、约750℃、约800℃、约850℃、约900℃、约950℃、或约1000℃，其时间大于或等于约20分钟且小于或等于约5小时，诸如时间约20分钟、约30分钟、约40分钟、约1小时、约1.5小时、约2.0小时、约2.5小时、约3.0小时、约3.5小时、约4.0小时、约4.5小时或约5.0小时，从而生成在纳米颗粒和载体上的金属氧化物纳米颗粒的多孔涂层。在多个方面，煅烧期间施加的温度不超过来自金属盐的金属氧化物的熔点。由金属盐形成的金属氧化物的实例包括Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、MgO、ZnO、BaO、K₂O、Na₂O、CaO以及其组合。金属氧化物纳米颗粒的最大直径大于或等于约0.5nm且小于或等于约50nm、大于或等于约1nm且小于或等于约25nm、大于或等于约2nm且小于或等于约10nm，诸如直径约0.5nm、约1nm、约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约10nm、约15nm、约20nm、约25nm、约30nm、约35nm、约40nm、约45nm或约50nm。

参照图1，本技术也提供了一种催化剂系统10，其抗烧结且在长时间暴露于高温之后保持催化剂活性。催化剂系统10可以是由这里提供的方法所生成的催化剂系统。催化剂包括结合至催化剂金属氧化物载体14的金属纳米颗粒12(催化剂)，以及设置在金属纳米颗粒12上且在金属氧化物载体14上的金属氧化物纳米颗粒18的结晶涂层16。在多个实施例中，金属纳米颗粒12直接或间接地耦接到金属氧化物载体14上。金属纳米颗粒12在催化剂载体上的负载密度大于或等于约0.25％(w/w)且小于或等于约10％(w/w)，诸如负载密度约0.25％(w/w)、约0.5％(w/w)、约1.0％(w/w)、约1.5％(w/w)、约2.0％(w/w)、约2.5％(w/w)、约3.0％(w/w)、约3.5％(w/w)、约4.0％(w/w)、约4.5％(w/w)、约5.0％(w/w)、约5.5％(w/w)、约6.0％(w/w)、约6.5％(w/w)、约7.0％(w/w)、约7.5％(w/w)、约8.0％(w/w)、约8.5％(w/w)、约9.0％(w/w)、约9.5％(w/w)或约10.0％(w/w)。在一些实施例中，金属纳米颗粒12在金属氧化物载体14的负载密度大约是1.5％(w/w)。图2示出催化剂系统10的分解图，其示出结合至金属氧化物载体14的金属纳米颗粒12(即，被载纳米颗粒20)。

如上面关于催化剂制备方法的描述，纳米颗粒12可以包括铂族金属(PGM)纳米颗粒(诸如Ru、Rh、Pd、Os、Ir或Pt的纳米颗粒)、贵金属(诸如Re、Cu、Ag、Au或Hg的纳米颗粒)、其他金属(诸如Re、Cu、Ag、Au或Hg的纳米颗粒)或其组合。在一些变型中，纳米颗粒最大平均直径D1可以大于或等于约2nm且小于或等于约10nm，诸如直径约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、或约10nm。

金属氧化物载体14选择性地包括从包括Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、MgO、ZnO、BaO、K₂O、Na₂O、CaO及其组合的组中选出的金属氧化物。然而，可以理解，该金属氧化物的组不被限制，且其他金属氧化物可以用于载体14。载体14的最大平均直径D2大于或等于约0.8μm且小于或等于约5μm、大于或等于约1μm且小于或等于约4μm、大于或等于约1.5μm且小于或等于约3.5μm、或者大于或等于约2μm且小于或等于约3μm，诸如直径约0.8μm、约1μm、约1.5μm、约2μm、约2.5μm、约3μm、约3.5μm、约4μm、约4.5μm或约5μm。应当注意，如本领域已知的，催化剂金属氧化物载体14可以具有除如图1所示平面结构之外的形状或形式，例如，其可以具有传统的整体的或蜂窝形形状，或者催化剂载体可以是珠粒的形式，用于填充床催化剂。此外，金属氧化物载体14的表面区域大于或等于约50m²/g且小于或等于约150m²/g、大于或等于约75m²/g且小于或等于约125m²/g，诸如表面区域约75m²/g、约80m²/g、约90m²/g、约100m²/g、约110m²/g、约120m²/g、约130m²/g、约140m²/g、约145m²/g或约150m²/g。

结晶涂层16包括金属氧化物纳米颗粒18，可以是Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、MgO、ZnO、BaO、K₂O、Na₂O、CaO及其组合。金属氧化物纳米颗粒的平均最大直径D3大于或等于约0.5nm且小于或等于约50nm、大于或等于约1nm且小于或等于约25nm、大于或等于约2nm且小于或等于约10nm，诸如直径约0.5nm、约1nm、约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约10nm、约15nm、约20nm、约25nm、约30nm、约35nm、约40nm、约45nm或约50nm。然而，包括金属氧化物纳米颗粒18的涂层16是结晶的。

金属氧化物纳米颗粒18的结晶涂层16覆盖大于或等于约5％且小于或等于约100％的铂族金属催化剂的表面区域，并且包括多个孔隙22，即其是多孔的，这使得反应气体分子可以接近具有催化剂活性的金属纳米颗粒12，但是金属颗粒或蒸汽24不会与金属纳米颗粒12聚结。因此，通过增加催化系统10的表面区域，将由于催化剂10持续受到高温而使得颗粒迁移和聚结或奥斯特瓦尔德熟化，从而生成的颗粒或蒸汽24捕集或沉积下来，涂层16使得催化剂系统10抵抗烧结或热降解。此外，被捕集或沉积在孔隙22或涂层16内的颗粒24保持催化剂活性，其可以表示为催化剂金属分散。

“催化剂金属分撒率”指的是金属催化剂12表面部位与整个催化剂系统10的质量的比。因此，相对于低分散率的催化剂系统，高分散率的催化剂系统将具有更小且更加高度分散的金属催化剂。相对于与催化剂系统10相当的、且没有多孔涂层的催化剂系统，在暴露于约650℃的温度下持续约2小时之后，具有较大抗烧结性的催化剂系统具有小于约74％的分散率损失。抗烧结的催化剂系统是，在暴露于约650℃的温度下持续约2小时之后，分散率损失小于或等于约20％、小于或等于约15％、小于或等于约10％的催化剂系统。

在多个实施例中，孔隙的平均直径D4大于或等于约0.5nm且小于或等于约30nm，诸如直径约0.5nm、约1.0nm、约2.0nm、约3.0nm、约4.0nm、约5.0nm、约6.0nm、约7.0nm、约8.0nm、约9.0nm、约10.0nm、约11.0nm、约12.0nm、约13.0nm、约14.0nm、约15.0nm、约16.0nm、约17.0nm、约18.0nm、约19.0nm或约20.0nm。在多个实施例中，涂层16覆盖的表面区域大于或等于约5％且小于或等于约100％，包括金属纳米颗粒12和催化剂载体14的暴露表面，或者覆盖金属纳米颗粒12和载体14的暴露表面的合并表面区域的大于或等于约20％且小于或等于约90％的面积。在多个实施例中，涂层16覆盖约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约100％的表面区域，包括金属纳米颗粒12和催化剂载体14的暴露区域。此外，涂层16的孔隙率大于或等于约20％且小于或等于约70％，诸如孔隙率约20％、约30％、约40％、约50％、约60％或约70％。

在某些实施例中，涂层16的金属氧化物颗粒18包括与金属氧化物载体14组分相同的金属氧化物组分。在其他实施例中，涂层16的金属氧化物纳米颗粒18包括与载体14不同的金属氧化物。在另外的实施例中，涂层16包括多种不同金属氧化物。因此，催化剂系统10可以包括一种金属纳米颗粒12和金属氧化物载体14或多种金属纳米颗粒12和金属氧化物载体14。本技术的实施例进一步通过下面的非限制性实例示出。

实例1

一种包括结合至Al₂O₃(铝)载体的PGM纳米颗粒的被载纳米颗粒的粉末与Al³⁺的水溶液相接触。该溶液在150℃之下被干燥10分钟，以去除水分，并且之后在500℃下被煅烧2小时，以在被载纳米颗粒(被称为“带有涂层的被载纳米颗粒”)上生成多孔铝涂层。

带有涂层的被载纳米颗粒以及不带涂层的被载纳米颗粒的对照通过在空气中加热到650℃持续2个小时而受到老化作用。之后，对该带有涂层的被载纳米颗粒和对照的被载颗粒进行分散测试，其中测量气体的吸收，从而确认PGM纳米颗粒分散率的量。图3中图表30示出分散测试的结果。图表30示出在老化34之前，在对不带涂层的被载纳米颗粒对照38和带涂层的被载纳米颗粒40进行老化36之后，的分散率(5)32。此处，在老化34之前，相对于对照被载纳米颗粒38的老化36之后，在对照被载纳米颗粒38中损失大约75％的PGM纳米颗粒。然而，在老化34前，县归于带涂层被载纳米颗粒40的老化36之后，带涂层被载纳米颗粒40仅仅损失约10％的PGM纳米颗粒。这些结构示出带涂层被载PGM纳米颗粒的抗烧结性。

为了评估活性，采用CO氧化反应(CO+O₂)。随着反应温度的增加，0.5％的CO、0.5％的O₂和5％的H₂O的气流流入催化剂。总流速为0.5L/min，余量包括N₂气体。催化后检测到的CO的量被测量，从而评估反应程度。用于评估滑行的度量是T₅₀，在此温度下，50％的CO气流在催化剂上被氧化。在将被载纳米颗粒的对照和带涂层被载纳米颗粒置于上述获取条件中之后，被载纳米颗粒的对照与带涂层被载纳米颗粒分别提供208℃和200℃的T₅₀值。

出于示出和描述的目的，提供了前面的实施例描述。其目的并不在于穷举或限制本发明。具体实施例的单独元素或特征通常不限于该具体实施例，然而，即使没有具体示出或描述，在可适用的情况下，具体实施例的单独元素或特征可互换并且可以用在所选实施例中。具体实施例的单独元素或特征可以以许多方式发生变化。这样的变型不能视为脱离了本发明，且所有这样的修改都应认为被包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于制备催化剂系统的方法，所述的方法包括：

使结合至载体上的颗粒与包括金属盐的溶液接触；

将所述金属盐沉积在所述颗粒和所述载体上；以及

煅烧所述金属盐，以在所述颗粒和所述载体上生成金属氧化物的多孔涂层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的使结合至载体上的颗粒与包括金属盐的溶液接触包括：使铂族金属纳米颗粒、贵金属纳米颗粒或结合至载体上的其他金属与包括金属盐的溶液相接触。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述铂族金属纳米颗粒选自由Ru纳米颗粒、Rh纳米颗粒、Pd纳米颗粒、Os纳米颗粒、Ir纳米颗粒、Pt纳米颗粒、Re纳米颗粒、Cu纳米颗粒、Ag纳米颗粒、Au纳米颗粒、Hg纳米颗粒、Na纳米颗粒、K纳米颗粒、Mg纳米颗粒、Ca纳米颗粒、Ba纳米颗粒及其组合所组成的组。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的使结合至载体上的颗粒与包括金属盐的溶液接触包括：接触结合至包括金属氧化物的载体的颗粒。

5.根据权利要求4所述的方法，其中金属氧化物是CeO₂或Al₂O₃。

6.根据权利要求1所述的方法，其中使结合至载体上的颗粒与包括金属盐的溶液的所述接触包括：使结合至载体上的颗粒与包括金属盐的溶液接触，所述金属盐中的金属选自包括Al、Ce、Zr、Ti、Si、Mg、Zn、Na、K、Ba、Ca及其组合的组。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述金属盐包括AlCl₃、Al(NO₃)₃、Al(OH)₃、Al₂(SO₄)₃、Al(ClO₃)₃、AlO₄P、Al(PO₃)₃或其组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述的将所述金属盐沉积在所述颗粒和所述载体上包括：干燥包括金属盐的溶液以去除水分并促进所述沉积。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述煅烧包括加热所述金属盐和结合至所述载体的所述颗粒，从约100℃到约1000℃，时间从约20分钟到约5小时。

10.一种用于制备催化剂系统的方法，所述的方法包括：

将纳米颗粒催化剂结合至包括金属氧化物的载体；

将金属盐涂覆在所述纳米颗粒催化剂和载体的表面；并且

以大于或等于约100℃且小于或等于约1000℃的温度，加热所述纳米颗粒催化剂、载体和金属盐，时间大于或等于约20分钟且小于或等于约5小时，从而生成包括设置在所述纳米催化剂和所述载体上的金属氧化物纳米颗粒的多孔涂层。