CN109603822A - 一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂及其制备 - Google Patents

一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂及其制备。催化剂材料为γ‑氧化铝或经过改性的γ‑氧化铝与二氧化铈/改性的二氧化铈，活性组分含贵金属Pt和Pd，采用等体积浸渍法，将贵金属浸渍到γ‑氧化铝材料中，总担载量在0.5～3.5wt％，然后与二氧化铈材料混合，经过650～850℃并含10vol％的H2O焙烧，制得所需要的催化剂。应用于汽车尾气催化剂，包含柴油，天然气，含双燃料、汽油机以及摩托车等尾气，同时也应用于非道路工程机械尾气、工业用有机可溶性气体等废气的后处理，本发明通过提高高温水热老化条件下催化剂的贵金属分散度，维持纳米贵金属粒子的对废气的催化性，在高温水热老化条件长时间运行下贵金属粒子基本不发生团聚烧结。

Description

一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂及其制备
技术领域
本发明属于催化剂研究制备技术领域，尤其属于机动车尾气、非道路移动机械、船舶尾气等后处理催化剂研究制备技术领域，特别涉及一种具有良好抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂。
背景技术
随着汽车成为主要的交通运输工具，以及大量的非道路用机车，比如农机，工程机械等，还有远洋船舶运输，化石燃料的燃烧成为主要的能量来源，不可避免的排放大量的污染气体，大量柴油，汽油，以及天然气的燃烧，产生大量的非甲烷碳氢化合物，碳氢化合物，氮氧化合物以及一氧化碳，在化工行业，例如制药、造纸、油漆等行业，排放大量的烯烃类，苯或类苯、醛及其衍生物等，对环境及人体健康造成极大的威胁，因此对排放的污染物进行净化，形势显得越来越紧迫。
目前对汽车排放的尾气净化，主要是通过提高内燃机燃烧效率，使燃料充分的燃烧，另一方面是通过机外净化，即所谓的后处理系统，使尾气在催化剂的作用下，发生催化氧化反应，形成无污染的N2，CO2和H2O。但是在实际应用过程中，发现发动机燃烧会排放大量的热，在较高温度下(通常＞650℃)长时间运行后，催化剂会失活，从而造成尾气没有经过净化或者净化不充分，直接排放到大气中，而污染环境。造成催化剂失活的一个主要原因，则是催化剂长时间在较高温度下，导致贵金属发生严重的团聚，从而失去催化作用；在化工行业，排放的有机可溶性气体，也存在转化效率不高的问题，而在催化材料中添加一定量的贵金属，将会极大地提高低温活性及其转化效率。因此，需要急需开发一种在服役周期内，在经过长时间高温环境条件下，仍具有较高活性的催化剂，以最终实现净化尾气的目的。
发明内容
本发明根据现有技术的不足，结合目前催化剂存在的高温失活，贵金属发生严重的团聚烧结问题，公开了一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂及其制备工艺。
本发明要解决的问题是提供一种经过高温水热老化后，贵金属仍具有高的分散度，保持对尾气，包含非甲烷碳氢化合物，碳氢化合物，一氧化氮和一氧化碳及有机可溶性废气仍具有优良的催化氧化能力。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明首先提供了一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备工艺，其特征在于：
所述催化剂材料主成分为经过改性的γ-氧化铝和二氧化铈的混合物，活性组分为贵金属Pt和/或Pd，其担载量为0.5wt％～3.5wt％。贵金属单质Pt和Pd的摩尔比例范围：x:y，x表示Pt摩尔含量范围：1～10；y表示Pd摩尔含量范围：0～1；
其制备方法包括：通过等体积浸渍方式，将活性组分浸渍到经过改性的γ-氧化铝上面，经过低温干燥之后，再与二氧化铈混合，最后经过焙烧，制备而成所需要的催化剂。
所述催化材料为经过改性的γ-氧化铝和二氧化铈的高铈混合物，其成分二氧化铈含量要求：10wt％～30wt％，相应的γ-氧化铝含量要求：70wt％～90wt％。
所述二氧化铈(纯度：CeO2含量≥99％)直接使用，也包括用稀土元素、过渡金属改性后的氧化铈，包括：La、Ce、Pr、Sm、Er、Nd、Y、RE、Cr、Ag、Mn、Fe、Cu、Zr、Mo、W、Ni、Hf等中的一种及其一种以上进行掺杂，其含量要求≤10wt％，扫描电镜(SEM)下二氧化铈或改性后二氧化铈的形貌为棒状或片状或树枝状形貌。
所述的γ-氧化铝，直接使用，也包含经过改性的γ-氧化铝，改性元素包括：La、Ce、Pr、Sm、Er、Nd、Y、RE、Mn、Mg、Fe、Cu、Zr、Mo、W、Ni、Hf等中的一种及其一种以上进行掺杂，掺杂元素的含量(wt％)≤10％。
所用贵金属前驱体为含Pt或Pt和Pd的无机盐，包括但不限于硝酸盐，硫酸盐，醋酸盐以及胺合配位盐，在γ-氧化铝或经过改性后的γ-氧化铝中的的质量百分含量范围0.5wt％～3.5wt％。
通过以上优化贵金属浸渍到催化材料中的位置，催化剂对尾气的催化氧化能力，在实现高浓度的贵金属担载量情况下，使贵金属粒子弥散均匀分布在催化材料之中，与二氧化铈或者改性后的二氧化铈混合，在提高催化材料的储氧释放氧能力的同时，提高贵金属的分散度，以便催化剂经过高温水热老化后，能保持优良的催化氧化能力。这主要是因为二氧化铈均匀分布在浸渍有贵金属的γ-氧化铝之间，利用了Ce-O-Pt之间较强的键合能力，抑制了贵金属的迁移团聚。将二者协同使用，充分利用两者材料本身的物性，前者γ-氧化铝具有高比表面，高抗水热老化性，后者二氧化铈经过改性后，高温水热稳定性得到改进，同时促使贵金属钉扎在活性位处，保持了催化材料对尾气的催化氧化性能。
制备方法中，经过改性的γ-氧化铝与活性组分进行等体积浸渍、干燥之后，再与二氧化铈或者改性后的二氧化铈混合，最后进行高温焙烧，从而得到所需要的催化剂。
对经过改性的γ-氧化铝，采用等体积浸渍活性组分后，要求在60℃～90℃进行旋蒸干燥，然后与二氧化铈或者改性后的二氧化铈催化材料进行混合，混粉工艺：采用Y型混粉方式，时间30min～120min，最后进行高温焙烧，焙烧工艺包含焙烧温度：650℃～850℃，焙烧时间：5.0h～45.0h，焙烧气氛：H2O含量为10％的空气。所谓Y型混粉是在Y形容器中，将Y形结构腔室一端封住，将粉末装入，盖上另一端的两个出口，然后进行旋转混合。
本发明通过优选催化材料配方，优化合适的Pt和Pd比例及其合适的制备工艺，制备得到一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂。
附图说明
图1为本发明实施例1表征催化剂的物相，图中，横坐标为衍射角(2θ)单位：度；纵坐标为催化材料物相X射线衍射峰强度；
图2为实施例2表征催化剂的物相，图中，横坐标为衍射角(2θ)，单位：度，纵坐标为催化材料物相X射线衍射峰强度；
图3为本发明实施例1、实施例2测试的催化剂贵金属分散度；图中，纵坐标为催化剂贵金属分散度，单位：％；横坐标左一组为实施例1测试结果，右一组为实施例2测试结果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
实施例1
一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备工艺，包括如下步骤：
1)贵金属浸渍：采用等体积浸渍法，将贵金属浸渍到La改性的γ-氧化铝之中，贵金属担载量2.5wt％,Pt:Pd＝5:1,经过干燥，干燥温度60℃，干燥时间30min；
2)混粉：将Pr改性的二氧化铈，投料比按照90:10(重量：100)进行搭配，与负载贵金属的La改性的γ-氧化铝，置于Y型混粉机中进行混合，混粉时间120min；
3)焙烧：新鲜态焙烧工艺：焙烧温度500℃，时间：300min，气氛：空气；老化态焙烧工艺：焙烧温度850℃，时间：1200min，气氛：H2O含量为10vol％的空气；制得所需催化剂。
实施例2
一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备工艺，包括如下步骤：
1)贵金属浸渍：采用等体积浸渍法，将贵金属浸渍到Si改性的γ-氧化铝之中，贵金属担载量1.0wt％,Pt:Pd＝2:1,经过干燥，干燥温度60℃，干燥时间30min；
2)混粉：将Y改性的二氧化铈，投料比按照80:10(重量：100)进行搭配，与负载贵金属的Si改性的γ-氧化铝，置于Y型混粉机中进行混合，混粉时间120min；
3)焙烧：新鲜态焙烧工艺：焙烧温度500℃，时间：300min，气氛：空气；老化态焙烧工艺：焙烧温度800℃，时间：1200min，气氛：H2O含量为10vol％的空气；
检测例
检测方法如下：
根据将制备好的催化剂，按照XRD(X射线衍射)物相测试样品要求，以及贵金属分散度测试样品要求，对粉末进行压片，然后进行XRD测试及贵金属分散度测试，针对贵金属分散度测试，是采用CO吸附法。针对XRD衍射测试，是采用Cu靶。
结果表明两个实施方案制备的催化剂，在经过高温水热老化后，贵金属粒子(Pt和Pd)都没有发生团聚，没有检测到团聚后的Pt和Pd衍射峰，对分散度进行测试，进一步说明了经过高温水热老化后，贵金属仍保持良好分散度，基本不发生烧结团聚现象。

Claims (7)

1.一种抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：所述催化剂材料主成分为经过改性的γ-氧化铝和二氧化铈的混合物，活性组分为贵金属Pt和/或Pd，贵金属担载量为0.5wt％～3.5wt％；贵金属单质Pt和Pd的摩尔比例范围是：x:y，其中，x表示Pt摩尔含量：1～10；y表示Pd摩尔含量：0～1；
其制备方法包括：通过等体积浸渍方式，将活性组分浸渍到经过改性的γ-氧化铝上面，经过低温干燥之后，再与二氧化铈混合，最后经过焙烧，制备成催化剂。
2.根据权利要求1所述抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备方法，其特征在于：所述催化材料为经过改性的γ-氧化铝和二氧化铈的混合物，其中，二氧化铈含量为：10wt％～30wt％，γ-氧化铝含量为：70wt％～90wt％。
3.根据权利要求2所述抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备方法，其特征在于：所述二氧化铈纯度是CeO2含量≥99wt％，直接用于制备；或通过稀土元素、过渡金属改性后的二氧化铈用于制备，稀土元素、过渡金属包括：La、Ce、Pr、Sm、Er、Nd、Y、RE、Cr、Ag、Mn、Fe、Cu、Zr、Mo、W、Ni、Hf中的一种及其一种以上进行掺杂，掺杂含量小于等于二氧化铈的10wt％。
4.根据权利要求2所述的抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备方法，其特征在于：所述的γ-氧化铝，直接用于制备；或通过改性后的的γ-氧化铝用于制备，改性元素包括：La、Ce、Pr、Sm、Er、Nd、Y、RE、Mn、Mg、Fe、Cu、Zr、Mo、W、Ni、Hf等中的一种及其一种以上进行掺杂，掺杂含量小于等于γ-氧化铝的10wt％。
5.根据权利要求2所述的抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备方法，其特征在于：所用贵金属前驱体为含Pt、或Pt和Pd的无机盐，包括但不限于硝酸盐，硫酸盐，醋酸盐以及胺合配位盐，在γ-氧化铝或经过改性后的γ-氧化铝中的的质量百分含量范围0.5wt％～3.5wt％。
6.根据权利要求2所述的抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂制备方法，其特征在于所述制备方法包括：将经过改性的γ-氧化铝与活性组分进行等体积浸渍、干燥之后，与二氧化铈或者改性后的二氧化铈混合，最后进行高温焙烧，得到所需要的催化剂；
经过改性的γ-氧化铝浸渍活性组分后，在60℃～90℃进行旋蒸干燥，然后与二氧化铈或改性后的二氧化铈催化材料进行混合，混粉工艺采用Y型混粉方式，时间30min～120min，进行焙烧，焙烧工艺包含焙烧温度：650℃～850℃，焙烧时间：5.0h～45.0h，焙烧气氛：H2O含量为10vol％的空气。
7.一种催化剂，其特征在于：所述催化剂是权利要求1至6任一项制备的抗高温水热老化的高分散性贵金属氧化催化剂。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109999803A (zh) * 2019-04-16 2019-07-12 中自环保科技股份有限公司 一种低温催化氧化碳烟的铈基催化剂及制备工艺
CN110292934A (zh) * 2018-03-22 2019-10-01 日本碍子株式会社 氧化催化剂及其制造方法、负载有催化剂的结构体及其制造方法
CN114367287A (zh) * 2022-01-27 2022-04-19 上海骥思环保科技有限公司 一种适用于处理含高硫尾气的催化氧化催化剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101433846A (zh) * 2008-12-17 2009-05-20 天津大学 铈基复合氧化物负载贵金属三效催化剂及其制备方法
CN103464152A (zh) * 2013-09-29 2013-12-25 福州大学 一种尾气净化用催化剂及其制备方法
CN105498760A (zh) * 2015-12-04 2016-04-20 中自环保科技股份有限公司 一种用于天然气汽车尾气处理的抗水热老化催化剂制备方法
CN108452809A (zh) * 2018-01-30 2018-08-28 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有抗高温烧结性能的负载型贵金属催化剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101433846A (zh) * 2008-12-17 2009-05-20 天津大学 铈基复合氧化物负载贵金属三效催化剂及其制备方法
CN103464152A (zh) * 2013-09-29 2013-12-25 福州大学 一种尾气净化用催化剂及其制备方法
CN105498760A (zh) * 2015-12-04 2016-04-20 中自环保科技股份有限公司 一种用于天然气汽车尾气处理的抗水热老化催化剂制备方法
CN108452809A (zh) * 2018-01-30 2018-08-28 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有抗高温烧结性能的负载型贵金属催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMIT SINGHANIA: "High Surface Area M (M = La, Pr, Nd, and Pm)-Doped CeriaNanoparticles: Synthesis, Characterization, and Activity Comparison for CO Oxidation", 《INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH》 *
JONES ET AL.: "Thermally stable single-atom platinum-on-ceria catalysts via atom trapping", 《SCIENCE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110292934A (zh) * 2018-03-22 2019-10-01 日本碍子株式会社 氧化催化剂及其制造方法、负载有催化剂的结构体及其制造方法
CN109999803A (zh) * 2019-04-16 2019-07-12 中自环保科技股份有限公司 一种低温催化氧化碳烟的铈基催化剂及制备工艺
CN114367287A (zh) * 2022-01-27 2022-04-19 上海骥思环保科技有限公司 一种适用于处理含高硫尾气的催化氧化催化剂及其制备方法

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