CN108126697A - Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备及产品和应用 - Google Patents

Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备及产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化铈‑三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法及其产品和应用，以水溶性的铈盐和铝盐为氧化物中Ce4+和Al3+的前驱体，加入氨水或碳酸铵作为沉淀剂，PVP为分散剂，共沉淀后热处理得到分布均匀的混合氧化物，再使用化学法将Pd沉积于氧化物表面。本发明操作简单，制备出来负载结构具有明显的三元催化效果，可通过控制Ce/Al浓度比来调控催化剂的性能，同时减少贵金属Pd的用量。

Description

Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备 及产品和应用
技术领域
本发明涉及挥发气体处理的三元催化剂，具体是指一种二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法及其产品和应用，贵金属负载的复合氧化物催化的剂制备方法。
背景技术
三元催化剂是汽车排放控制中最革新的技术，它能在很窄的空燃比条件下同时处理还原NO，氧化CO和碳氢化合物。但在实际操作中，空燃比在贫燃和富燃条件下频繁波动。为了增加空燃比操作窗口，铈基氧化物用于储氧的组分用于富燃CO和HC的氧化和贫燃下NO还原。
虽然氧储存材料是三元催化剂的关键组分，活性组分仍然是贵金属，如Pt、Pd和Rh，在高温很容易导致贵金属的烧结，从而导致更多贵金属的用量。增加三元催化剂本身的性能是发展低贵金属含量的高活性催化剂有效的方法。例如添加一些促进剂增进三元催化剂效果。本发明通过加入活性氧化铝以提高催化剂的反应活性，通过调整Ce/Al的比例来调整催化活性。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法，以水溶性的铈盐和铝盐为氧化物中Ce4+和Al3+的前驱体，加入氨水或碳酸铵后，再分散剂共沉淀后，热处理得到分布均匀的混合氧化物，再使用化学法将Pd沉积于氧化物表面，包括如下步骤：
（1）将铈盐溶于去离子水中搅拌形成Ce4+溶液，Ce4+的浓度为0.2~0.5 mol/l，溶解后加入铝盐继续搅拌，形成两种离子的均匀混合溶液，Al3+的浓度为0.2 mol/l；
（2）在步骤（1）中加入分散剂继续搅匀，再加入氨水或碳酸铵形成沉淀；
（3）将步骤（2）制得混合溶液烘干后在马弗炉中600oC/2h热处理后，分散于Pd(NO3)2的水溶液中，在60oC下加热搅拌直至水分全部挥发，将获得的粉体在500~800 oC/2 h热处理，得到Pd负载CeO2-Al2O3的三元催化剂。
其中，溶于水的铈前驱体为硝酸铈或硫酸铈的一种，加入铝的前驱体后在室温下搅拌速度为300~500 rpm。
步骤（2）中，所述的分散液为PVP，用量为0.05 mol/l。
步骤（3）中，所述的马弗炉升温速度均为2~5 oC/min。
本发明提供一种Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明提供一种Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂在还原NO、氧化CO和碳氢化合物中的应用。
使用气质联用色谱仪测三种混合气体的转换率，所述的混合气体，气体流速60000h-1。
本发明是在催化原理充分认识的基础上，提出了利用该技术来获得不同Ce/Al配比的催化剂，具有高的催化活性，该方法制备简单、可控性强，可用于生产三元催化剂材料。
本发明操作简单，制备出来负载结构具有明显的三元催化效果，可通过控制Ce/Al浓度比来调控催化剂的性能，同时减少贵金属Pd的用量。
具体实施方式
实施例1
称取0.05 mol硝酸铈倒入100 ml去离子水溶液中，在300 rpm转速下搅拌，继续称取0.02 mol硝酸铝倒入上述溶液，继续搅拌形成两种离子的均匀混合溶液，加入0.005 mol的PVP分散剂继续搅匀，再加入0.35 mol的氨水沉淀剂溶解形成沉淀，清洗、干燥后放入马弗炉以2 oC/min升温至600保温2 h，随后将烧结后粉体称取0.01mol分散于0.002mol/l的硝酸钯溶液中，在60oC搅拌直至干燥，放入马弗炉以2 oC/min升温至500 oC保温2 h，使用气质联用色谱仪测转换率，气体流速为60000 h-1，达90%转换率的CO温度为220 oC、碳氢化物为325 oC、NO为430 oC。
实施例2
称取0.02 mol硝酸铈倒入100 ml去离子水溶液中，在500 rpm转速下搅拌，继续称取0.02 mol硝酸铝倒入上述溶液，继续搅拌形成两种离子的均匀混合溶液，加入0.005 mol的PVP分散剂继续搅匀，再加入0.14 mol的氨水沉淀剂溶解形成沉淀，清洗、干燥后放入马弗炉以5 oC/min升温至600保温2 h，随后将烧结后粉体称取0.01mol分散于0.002mol/l的硝酸钯溶液中，在60oC搅拌直至干燥，放入马弗炉以5 oC/min升温至500 oC保温2 h，使用气质联用色谱仪测转换率，气体流速为60000 h-1，达90%转换率的CO温度为230 oC、碳氢化物为316 oC、NO为420 oC。
实施例3
称取0.035 mol硝酸铈倒入100 ml去离子水溶液中，在400 rpm转速下搅拌，继续称取0.02 mol硝酸铝倒入上述溶液，继续搅拌形成两种离子的均匀混合溶液，加入0.005 mol的PVP分散剂继续搅匀，再加入0.2 mol的碳酸铵沉淀剂溶解形成沉淀，清洗、干燥后放入马弗炉以3.5 oC/min升温至600保温2 h，随后将烧结后粉体称取0.01mol分散于0.002mol/l的硝酸钯溶液中，在60oC搅拌直至干燥，放入马弗炉以3.5 oC/min升温至500 oC保温2 h，使用气质联用色谱仪测转换率，气体流速为60000 h-1，达90%转换率的CO温度为242 oC、碳氢化物为330 oC、NO为423 oC。

Claims (6)

1.一种Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法，其特征在于，以水溶性的铈盐和铝盐为氧化物中Ce4+和Al3+的前驱体，加入氨水或碳酸铵后，再分散剂共沉淀后，热处理得到分布均匀的混合氧化物，再使用化学法将Pd沉积于氧化物表面，包括如下步骤：
（1）将铈盐溶于去离子水中搅拌形成Ce4+溶液，Ce4+的浓度为0.2~0.5 mol/l，溶解后加入铝盐继续搅拌，形成两种离子的均匀混合溶液，Al3+的浓度为0.2 mol/l；
（2）在步骤（1）中加入分散剂继续搅匀，再加入氨水或碳酸铵形成沉淀；
（3）将步骤（2）制得混合溶液烘干后在马弗炉中升温至600oC/保温2h热处理后，分散于Pd(NO3)2的水溶液中，在60oC下加热搅拌直至水分全部挥发，将获得的粉体在500~800 oC/保温2 h热处理，得到Pd负载CeO2-Al2O3的三元催化剂。
2.按权利要求1所述Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法，其特征在于，溶于水的铈前驱体为硝酸铈或硫酸铈的一种，加入铝的前驱体后在室温下搅拌速度为300~500 rpm。
3.按权利要求1所述Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的分散液为PVP，用量为0.05 mol/l。
4.按权利要求1所述Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的马弗炉升温速度均为2~5 oC/min。
5.一种Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂，其特征在于根据权利要求1-4任一所述的方法制备得到。
6.一种根据权利要求5所述Pd负载二氧化铈-三氧化二铝复合氧化物三元催化剂在还原NO，氧化CO和碳氢化合物中的应用。
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