CN107876066A - 钯‑铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

钯‑铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钯‑铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法及其产品和应用。通过三步法分别制备了钯‑铱双金属合金纳米溶胶，镧和钴的草酸盐共沉淀产物，再将二者混合，烘干，煅烧得到Pd‑Ir双金属合金‑LaCoO3粉体。该方法简单，可控性强，通过双金属的协同作用提高催化剂的催化性能，使粉体具有良好的催化活性。同时，Ir的添加有效提高催化剂的抗硫中毒性能，延长催化剂的使用寿命。

Description

钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法及其产 品和应用
技术领域
本发明属于材料化学技术领域，具体涉及到一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法及其产品和应用。
背景技术
汽车行业的快速发展给人们的生活和工作带来了极大的便利，与此同时，汽车尾气排放所造成的污染也给人们的生活环境造成了极大的威胁。在汽车尾气中，CO、HC和NO是最主要的成分。汽车尾气排放控制技术得到了不断发展。从技术层面上讲，当今控制汽车排放污染的方法主要包括机内净化和机外净化两种方式。机内净化是一种通过改进发动机燃烧过程减少污染物排放的方式。机外净化技术又称为后处理催化净化技术，是汽车尾气排放控制中一项综合性很强的技术，安装汽车尾气催化净化器是最为有效的措施之一，而用于汽油车后处理净化技术则是三效催化技术。目前，通过汽油机的机内净化结合三效催化转化器的后处理技术，90%以上的有害物质可以被催化转化为无害的CO2、N2和H2O。
三效催化技术应用已有30年的历史，目前仍是世界上使用最为广泛的汽车排放控制技术。根据三效催化剂的发展现状，贵金属催化剂在汽车净化中仍占主导地位，三效催化剂还是以Pt、Rh、Pd等贵金属体系为活性组分的催化剂。目前国内市场上的三效催化剂大多数还是以Pt-Rh体系为基础的催化剂，然而类似这样的贵金属三效催化剂，其成本高昂，资源损耗大。由于Pd的价格比Pt、Rh要低，资源相对较丰富，而且在低温下活性和耐热性也优于后两者。因此为了降低催化器的成本，提高催化剂的抗热性，单钯催化剂成为三元催化剂发展的一个重要方向。减少对贵金属的使用，研制高性能、低成本的催化剂是汽车尾气排放处理技术的发展趋势。目前应用较广的稀土催化剂主要是钙钛矿复合型氧化物催化剂，国内外工作者对其进行了深入研究，其对CO和HC有较高的转化活性，但对NOx的还原活性要低于贵金属催化剂。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明目的是：提供一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法。
本发明的再一目的是：提供上法方法制备的产品。
本发明的又一目的是：提供上述产品的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法，第一步通过一锅法同时还原钯、铱两种金属得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；第二步通过共沉淀法得到镧和钴的草酸盐共沉淀产物；第三步通过浸渍法将钯-铱双金属合金纳米溶胶与草酸盐共沉淀产物混合，烘干、煅烧得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体，该工艺具体包括以下步骤：
第一步：称取CTAB溶于去离子水，配成0.01~0.1 mol/L的溶液，65~85℃搅拌均匀；同时加入H2IrCl6、PbCl2的盐酸溶液和NaBH4，其中贵金属与NaBH4的摩尔比为1:30，H2IrCl6浓度为0.01~0.1 mol/L，PbCl2的盐酸溶液浓度为0.01~0.1 mol/L，继续搅拌7~10 h，即可得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；
第二步：称取硝酸镧、硝酸钴按摩尔比1:1溶于去离子水，加入过量草酸铵，共沉淀形成草酸镧与草酸钴的共沉淀物，洗涤干燥备用；
第三步：将第二步制备的草酸镧与草酸钴共沉淀物与第一步制备的钯-铱双金属合金纳米溶胶混合均匀，干燥，放入马弗炉中煅烧，升温速度5℃/min，加热范围700~900℃，时间6~8小时，得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体。
本发明方法，结合贵金属和稀土钙钛矿材料的催化特性，通过双金属的协同作用提高催化剂的催化性能，使粉体具有良好的催化活性。同时Ir的添加有效提高催化剂的抗硫中毒性能，延长催化剂的使用寿命。
第三步中钯-铱双金属合金与草酸盐共沉淀物的摩尔比为1:3，草酸盐共沉淀物为草酸镧+草酸钴。
本发明提供一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明还提供一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的应用。
与现有技术相比，该方法简单，可控性强，通过双金属的协同作用提高催化剂的催化性能，使粉体具有良好的催化活性。同时，Ir的添加有效提高催化剂的抗硫中毒性能，延长催化剂的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1的催化性能图；
图2为本发明实施例2的催化性能图；
图3为本发明实施例3的催化性能图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细地说明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
第一步：称取CTAB溶于去离子水，配成0.05 mol/L的溶液，65℃搅拌均匀；同时加入0.01 mol/L的H2IrCl6、0.01 mol/L的PbCl2盐酸溶液和NaBH4，其中贵金属与NaBH4的摩尔比为1:30，继续搅拌7 h，即可得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；
第二步：称取硝酸镧、硝酸钴按摩尔比1:1溶于去离子水，加入过量草酸铵，共沉淀形成草酸镧与草酸钴的共沉淀物，洗涤干燥备用；
第三步：将第二步制备的草酸镧、草酸钴共沉淀物与第一步制备的钯-铱双金属合金纳米溶胶混合均匀，其中钯-铱双金属合金与草酸盐共沉淀物（草酸镧+草酸钴）的摩尔比为1:3。干燥后放入马弗炉中煅烧，升温速度5℃/min，加热范围900℃，时间6小时，得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体。
图1为本发明实施例1的催化性能图，测试催化效果发现，该催化剂对NOx、CO和C3H8的催化效率均达到95%以上，对三者催化效率均达到90%以上需要的最低温度为426℃，展现了优越的催化性能。
实施例2
称取CTAB溶于去离子水，配成0.01 mol/L的溶液，85℃搅拌均匀；同时加入0.1 mol/L的H2IrCl6、0.1 mol/L的PbCl2盐酸溶液和NaBH4，其中贵金属与NaBH4的摩尔比为1:30，继续搅拌8 h，即可得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；
第二步：称取硝酸镧、硝酸钴按摩尔比1:1溶于去离子水，加入过量草酸铵，共沉淀形成草酸镧与草酸钴的共沉淀物，洗涤干燥备用；
第三步：将第二步制备的草酸镧、草酸钴共沉淀物与第一步制备的钯-铱双金属合金纳米溶胶混合均匀，其中钯-铱双金属合金与草酸盐共沉淀物（草酸镧+草酸钴）的摩尔比为1:3。干燥后放入马弗炉中煅烧，升温速度5℃/min，加热范围800℃，时间7小时，得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体。
图2为本发明实施例2的催化性能图，测试催化效果发现，该催化剂对NOx、CO和C3H8的催化效率均达到95%以上，对三者催化效率均达到90%以上需要的最低温度为470℃，展现了优越的催化性能。
实施例3
称取CTAB溶于去离子水，配成0.1 mol/L的溶液，75℃搅拌均匀；同时加入0.05 mol/L的H2IrCl6、0.05 mol/L的PbCl2盐酸溶液和NaBH4，其中贵金属与NaBH4的摩尔比为1:30，继续搅拌10 h，即可得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；
第二步：称取硝酸镧、硝酸钴按摩尔比1:1溶于去离子水，加入过量草酸铵，共沉淀形成草酸镧与草酸钴的共沉淀物，洗涤干燥备用；
第三步：将第二步制备的草酸镧、草酸钴共沉淀物与第一步制备的钯-铱双金属合金纳米溶胶混合均匀，其中钯-铱双金属合金与草酸盐共沉淀物（草酸镧+草酸钴）的摩尔比为1:3。干燥后放入马弗炉中煅烧，升温速度5℃/min，加热范围700℃，时间8小时，得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体。
图3为本发明实施例3的催化性能图，测试催化效果发现，该催化剂对NOx、CO和C3H8的催化效率均达到95%以上，对三者催化效率均达到90%以上需要的最低温度为479℃，展现了优越的催化性能。

Claims (4)

1.一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于：第一步通过一锅法同时还原钯、铱两种金属得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；第二步通过共沉淀法得到镧和钴的草酸盐共沉淀产物；第三步通过浸渍法将钯-铱双金属合金纳米溶胶与草酸盐共沉淀产物混合，烘干、煅烧得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体，该工艺具体包括以下步骤：
第一步：称取CTAB溶于去离子水，配成0.01~0.1 mol/L的溶液，65~85℃搅拌均匀；同时加入H2IrCl6、PbCl2的盐酸溶液和NaBH4，其中贵金属与NaBH4的摩尔比为1:30，H2IrCl6浓度为0.01~0.1 mol/L，PbCl2的盐酸溶液浓度为0.01~0.1 mol/L，继续搅拌7~10 h，即可得到钯-铱双金属合金纳米溶胶；
第二步：称取硝酸镧、硝酸钴按摩尔比1:1溶于去离子水，加入过量草酸铵，共沉淀形成草酸镧与草酸钴的共沉淀物，洗涤干燥备用；
第三步：将第二步制备的草酸镧与草酸钴共沉淀物与第一步制备的钯-铱双金属合金纳米溶胶混合均匀，干燥，放入马弗炉中煅烧，升温速度5℃/min，加热范围700~900℃，时间6~8小时，得到Pd-Ir双金属合金-LaCoO3粉体。
2.根据权利要求1所述钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于第三步中钯-铱双金属合金与草酸盐共沉淀物的摩尔比为1:3，草酸盐共沉淀物为草酸镧+草酸钴。
3.一种钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂，其特征在于根据权利要求1或2所述方法制备得到。
4.根据权利要求3所述钯-铱双金属合金钙钛矿汽车尾气催化剂的应用。
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